Путешествия во времени

...Несправедливо устроен этот мир: многих ученых, особенно физиков-теоретиков, обыватели часто считают чудаками, "генераторами безумных идей" или того хуже — просто тунеядцами, ездящими на международные конференции за деньги налогоплательщиков. Проходит какое-то время — и вот уже "безумные идеи", материализовавшись в металле и пластмассе, лежат в карманах у давно привыкших к ним граждан, а те идеи, которым стало тесно на Земле, устремляются в космос, и у "простых смертных" снова начинаются вопросы: правильно ли расходуются бюджетные средства?

Конечно, далеко не все отважные замыслы ученых доходят до стадии практического применения. Очень может быть, что соображения, описанные в данной статье, относятся именно к таким "идеям-неудачникам", и опять, быть может, какой-то мыслитель ближайшего будущего с помощью красивых теоретических построений продемонстрирует их бесперспективность. Но пока необычные следствия эйнштейновской теории относительности никто убедительно не опроверг (даже ее создатель, хотя именно он первым попытался это сделать). Поэтому — кто знает? — не исключено, что хотя бы часть из них мы или наши потомки сможем увидеть "в действии", причем сейчас даже трудно предположить, в чем проявится это действие... как не мог высоколобый шотландец, корпевший над сложной системой уравнений, предположить, что следствием его размышлений станет вся современная электроэнергетика и радиосвязь.

И, конечно же, эта статья должна быть интересной всем, кто следит за сложными путями развития науки, а то и сам не прочь "поиграться" с творениями интеллекта великих ученых не такого уж давнего прошлого.

“Путешествие во времени — гипотетическое перемещение человека или другого объекта в прошлое или будущее”.

Википедия

“Если мы, отправляясь в путь на космическом корабле, совершим полет по кругу, описав кривую достаточно большого радиуса, то можно вернуться в любой уголок прошлого".

Курт Гвлель

"Я полагаю, что ни червоточины, ни двигатели, искривляющие пространство, никогда не найдут практического применения, хотя в принципе они могут существовать".

Л. Краус

"Мировая наука имеет все необходимые теоретические знания для того, чтобы с полным правом утверждать: путешествие во времени возможно" — об этом заявил известный ученый, профессор Израильского технологического института Амос Ори (Amos Ori). В изложении своей модели ученый опирается на предсказание специальной теории относительности (СТО) Альберта Эйнштейна о возможности деформации пространства-времени, вплоть до скручивания последнего в тороподобную структуру — "бублик". По окружности этого "бублика" существует гравитационное поле (проблема его создания — самое узкое место амосовской идеи: недаром в своем интервью корреспонденту журнала Popular Science ученый заявил, что за то время, пока человечество "созреет" для создания "машины времени", гравитационную проблему удастся решить). В "дырке бублика" пространство-время сжимается до такой степени, что время начинает течь вспять, т.е. в прошлое. Какие при этом метаморфозы происходят с пространством и как это скажется на путешественниках во времени — этой задачи автор не решал. Задача капитана космического корабля с темпоральными путешественниками на борту сводится к тому, чтобы найти в просторах Космоса такой "бублик" и вовремя нырнуть в него, причем именно в "бублик", а не в дырку — ибо, что проку в дырке от бублика", хоть и космического?

Только заметили ли путешественники маленькое объявление на входном тамбуре космопорта: "Рейс " без права возвращения"? Но об этом чуть позже...

Впервые идея путешествия во времени была предложена в 30-х готах XIX века в романе А.Ф.Вельтма "Предки Калимероса". В научно-фантастической литературе для подобных путешествий часто используется специальное устройство — "машина времени". В 1887 г. испанский писатель Энрике Гаспар Римбау (Enrique Gaspar Rimbau) опубликовал в Барселоне новеллу "Е1 anacronepete" (неологизм: "летящий навстречу времени"), в которой впервые появляется устройство для перетения во времени. Позднее эта идея получила широкую известность с выходом в 1895 г. романа Герберта Уэллса "The Time Machine" ("Машина времени"), которому предшествовал небольшой рассказ Уэллса "The Chronic Argonauts" ("Аргонавты времени"), изданный в 1888 г. На долгое время идею путешествий во времени приватизировали исключительно писатели-фантасты, но после открытия Эйнштейном Общей теории относительности (ОТО) за дело основательно и, главное, квалифицированно взялись ученые. Прежде всего была обнаружена принципиальная возможность таких путешествий, но только в одном направлении (в будущее). Хотя для этого не требовалось использования каких-либо сакраментальных и революционных предпосылок, она мало понравилась Эйнштейну: "Было бы интересно поразмыслить... нельзя ли по физическим соображениям исключить саму возможность путешествия во времени".

Напомним, что великий физик почти негодовал, когда ученые, решая уравнения ОТО, обнаружили возможность существования черных дыр (об этом уже сообщалось на страницах ВПВ). Неприятие идеи машины времени лежит в той же плоскости и вызвано непониманием всего потенциала, всей широты созданной им теории. Похоже, что ученый так и не осознал до конца сокрушительной силы и мощи своего эпохального творения.

Прежде всего следует сказать, что лавровый венок идеи "машины времени" принадлежит вовсе не Амосу Ори, как нас пытаются убедить в этом СМИ, а австрийскому математику и философу Курту Геделю. Именно он в 1948 г. нашел безупречно точное (по мнению математиков) решение уравнений СТО. Именно это решение он презентовал своему другу и соседу Альберту Эйнштейну к его семидесятилетию. Однако величайший ученый XX века не только не обрадовался такому подарку, но и... отчитал математика за напрасные труды, ибо он, Эйнштейн, дескать, уже давно нутром чуял очередной подвох со стороны своей теории. Не совсем удачный выбор системы координат для решения задачи вынудил Геделя постулировать вращение не только всех объектов во Вселенной, но и вращение ее самой как целого. А поскольку поведение абсолютно всех элементов мироздания в теории Эйнштейна описывается четырехмерными пространственно-временными (так называемыми "мировыми") линиями — вращение Вселенной запутывает эти линии в тугой клубок. Apriori, путешественник, отправившись в путь по своей мировой линии, может вскоре вернуться... в свое прошлое (или в будущее). Эти линии Гедель назвал "кривые, замкнутые во времени" (будем надеяться, что употребляемый Амосом Ори термин "closed timelike curves" — дань уважения ученого своему предшественнику). А самого Эйнштейна, в конце концов, успокоила приведенная его другом цифра: для того, чтобы попасть из будущего в прошлое, путешественнику (при оптимальных условиях) понадобятся, по меньшей мере, сотни миллиардов лет. Заявление Геделя: "...это лежит за пределами любых практических возможностей" восстановило дружеские отношения обоих ученых.

Гипотеза Геделя так и осталась красивым "математическим кунстштюком", ибо ни в его время, ни в сегодняшние дни не существует абсолютно никаких доказательств вращения Вселенной (поиски таких доказательств интенсивно ведутся различными научными учреждениями). Однако "мировая линия" исследований путей в прошлое обрела мощный фундамент именно в его расчетах.

Отличие новых теорий от геделевской только в том, что новым действующим лицом — "фигурантом", движителем — сегодня выступает гравитация. Именно ей под силу деформировать, скрутить пространство-время в "бараний рог", точнее, в баранку, тор, бублик. Ее жертвами становятся звезды, галактики, скопления галактик, Вселенная. Она способна протянуть свои мощные щупальца и в микромир, даже проникнуть в другие размерности и там навести свой порядок. Благодаря ей возможны процессы "космического воровства", когда часть энергии, вещества может беспрепятственно покидать нашу Галактику, устремляясь, например, в соседнюю Туманность Андромеды.

В настоящее время просматривается, по меньшей мере, два магистральных направления решения проблемы деформации пространства времени.

I. Механический — с помощью так называемых уорп-механизмов (англ. to worp — искажать, искривлять), деформирующих пространство-время таким образом, что в нем появляются связывающие отдаленные части космоса ходы, туннели. Пространство перед космическим кораблем с уорп-двигателем на борту чрезвычайно сжимается, а позади него — расширяется. Для наблюдателя, оставшегося на Земле, корабль будет двигаться со сверхсветовой скоростью, а для самого космонавта — замрет на месте (ведь корабль будет окружен оболочкой, за пределами которой все деформируется, а внутри — останется неизменным). Идею такого двигателя выдвинул мексиканский физик Мигель Алькубьере в 1994 г. Еще раньше, в 1974-1976 гг., американский физик Фрэнк Типлер предложил для реализации машины времени использовать бесконечно длинный цилиндр, вращающийся вокруг продольной оси в вакууме со скоростью свыше половины скорости света. (Справедливости ради следует сказать, что в 1937 г. голландец Биллем Ван Сток математически рассмотрел подобную задачу, но не нашел практического применения своего решения). Вращение цилиндра инициирует столь мощное искривление пространства-времени вокруг него, что попавший в цилиндр космический корабль, обогнув его по часовой стрелке, может оказаться в прошлом или будущем. Попытки минимизировать длину корабля до приемлемого значения сразу же приводят к его временной нестабильности и, главное, — к необходимости его изготовления из экзотического вещества с отрицательной плотностью. Общий и чрезвычайно губительный для идеи механической деформации пространства-времени изъян — энергоемкость самого процесса. Речь идет об энергетике, сопоставимой с излучением миллиардов (!) звезд.

II. Природный — перечень возможных реализаций весьма обширен.

Прежде всего следует отметить активное использование потенциала черных дыр и "червоточин" ("кротовых ходов"). Однако участие первых сопряжено с необратимостью путешествия (без возможности возвращения космонавта в свое время). Для полноценного функционирования "червоточин" также существует ряд ограничений и произвольных допущений. Принстонский физик Джон Готт предложил эффектный способ темпорального путешествия с помощью космических струн (нечто похожее на геделевские мировые линии). Теорий их образования в настоящее время не существует, это один из возможных реликтов, оставшихся со времени Большого Взрыва. Каждый "погонный метр" подобной струны весит — ни много ни мало — сто квадриллионов тонн (при толщине, сравнимой с размером протона). Естественно, что в их окрестностях существуют мощнейшие гравитационные поля. Космический корабль, облетевший две проходящие друг мимо дружки с околосветовой скоростью струны, получит столь мощную "гравитационную встряску", что улетит невесть куда (в прошлое или будущее). Для возвращения в свое время незадачливым путешественникам придется рыскать по всему Космосу, подыскивая вторую подходящую пару струн. Те же расчеты показывают, что подобного рода транспортное средство — дело очень далекого будущего, ибо энергетические затраты опять же потребуют задействования ресурсов всей Галактики.

Американский коллега Амоса Ори Рональд Маллетт тоже мыслит "кольцеобразно". Однако он предлагает не "closed timelike curves", a "light ring" — световое кольцо. Откровенно говоря, его теоретические построения довольно туманны. На практике прежде всего следует замедлить до определенной скорости пучок лазерных лучей, пропустить его через оптический кабель и специальные кристаллы. Расчеты Маллетта показывают, что энергия вращающегося лазерного луча способна деформировать пространство в световом кольце таким образом, что силы гравитации заставят любое тело, движущееся в нем, вернуться в прошлое. В отличие от работы Ори, большинство рассуждений Маллетта следуют известному правилу: "Что не запрещено, то (в теории Маллетта — авт.) разрешено". Возражения критиков ученый опровергает не лишенным смысла аргументом: дескать, его дело, как ученого, предложить не противоречащий теории способ путешествия во времени, а техническая реализация — удел инженеров-конструкторов.

Сам Амос Ори тоже не новичок в вопросах создания фундамента будущего машино-временного строения. Еще в 1994-1996 гг. он разработал модель "волнистого" (синусоидального) пространства-времени. Она предусматривала существование во Вселенной особых зон, где можно путешествовать во времени (в обоих направлениях, даже без использования вещества с отрицательной плотностью). Позже эта модель была "похоронена" ввиду неизбежного появления в пространстве сингулярных зон (а сингулярность — головная боль и физиков, и математиков, теорий с сингулярными признаками все боятся, как черт ладана).

Дальнейшее развитие теории подразумевало определение условий для создания "петли времени" — конфигурации искаженного гравитацией пространства-времени, имеющего вид замкнутой петли. Ученому удалось математически "раздуть" замкнутую линию в "бублик" (тор). Однако такая промежуточная модель требовала заполнения бублика ("раздувания") пресловутым веществом с отрицательной плотностью. Существующее по окружности этого "бублика" гравитационное поле сжимает в "дырке" пространство и время. Изначально Ори предлагал для создания гравитационного поля "передвигать по кругу с огромной скоростью большие массы вещества". Окончательный вариант машины времени модели "Амос Ори" предполагает "парковку" ее в окрестности черной дыры или нейтронной звезды — источников мощных гравитационных полей. Существенный прогресс был достигнут в вопросе "начинки бублика": ученый сумел найти такие условия, при которых "бублик" достаточно засыпать... пылью (космической, разумеется). Существенно улучшил он и защиту пассажиров "машины времени" от космической сингулярности: в центре "бублика" гравитационный потенциал достигал бесконечности, "проезд" через него приводил к падению в гравитационную бездну. Сам Ори, тем не менее, не скрывает недостатков своего творения. Главная трудность — стабильность конструкции во временных координатах. Мощные гравитационные поля, скрутив в ранку пространство-время, не может повлиять на прочностные характеристики "машины". Расчеты ученого выявили очень узкий диапазон начальных условий, при которых машина времени могла бы успешно функционировать. В этом вопросе оптимизма у Ори очень мало, ибо большинство его начально-граничных условий при расчете модели взяты, прямо скажем, с потолка — гипотетические материалы с эфемерными свойствами, десятки не подтвержденных опытами и наблюдениями характеристик. Уверенность в конкурентоспособности модели зиждется на том, что до момента создания реального гэототипа пройдет не одна сотня лет и за это время человечество технологически шагнет далеко вперед. В этом плане ученый, конечно, прав.

Существенным недостатком машины времени "Амос Ори" является невозможность "погружения" путешественника во время, предшествующее моменту создания машины (может, поэтому человечество сейчас и не осаждают толпы темпоральных глэистов?). Возможно, более точное решение уравнений Эйнштейна устранит и этот барьер (скорее всего, так оно и "будет), но нас это уже не коснется. Когда современные физики говорят о машине времени, они имеют в виду совсем не то, что обычный человек может увидеть в фантастическом фильме. Никаких мигающих, мощных магнитов, крутящихся шестеренок — такие декорации совершенно излишни. По словам Ори, его машина времени — это пространство-время само по себе.

А теперь заглянем в "мастерскую" физика-теоретика, создающего новую (или модифицирующего уже существующую) теорию какого-то явления. Прежде всего необходимо правильно выбрать так называемые начальные условия — фундамент, на котором предполагается проводить "строительные работы". От корректности этого выбора во многом зависит и прочность (долговечность) сооружения. Параллельно с выбором начальных условий определяются параметры "каркаса" здания — так называемые граничные условия (задается некое "прокрустово ложе", в которое следует "впихнуть" будущий проект). Задаются они с учетом функциональности и предназначения создаваемого "шедевра". Что бы ни говорили теоретики об их беспристрастности в своих физико-математических изысках, но поскольку любая теория создается для объяснения определенного экспериментального факта, явления, наблюдения (и именно последние являются несущей конструкцией, стержнем проектируемого "небоскреба"), выбранные физиками-теоретиками начальные граничные условия "подвязываются" к конечному результату. В переводе на обыденный язык сие означает, что уже в самом начале работы теоретик интуитивно предвидит ее конечный результат и в процессе подбора "условий" шлифует и доводит до совершенства свой интеллектуальный продукт. Нет никаких оснований возражать, что Имярек из другой страны, используя свои начально-граничные условия, не подтвердит теоретической возможности создания машины времени фирмы "Amos Ori", но в то же время запатентует свой оригинальный брэнд "Имярек". Ни одно СМИ не станет с жаром раскручивать этот результат, если он не "бьет по мозгам" рядового налогоплательщика. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что результат, полученный израильским ученым, вовсе не совершает революции в наших представлениях о перспективах путешествий во времени, он только подтверждает, что при определенных условиях, постулируемых ученым в своих расчетах, в основу будущей конструкции машины времени будет положен предлагаемый им способ путешествия. Более того, сам Ори заявляет о том, что его "машина времени" вовсе не механизм, не устройство для перемещения во времени, а всего лишь определенная конфигурация гравитационных полей: "То, что я описываю — это некая конфигурация пространства-времени, некоторое распределение кривизны, позволяющее объекту/субъекту перемещаться по орбите, путешествуя таким образом в прошлое". На конкретный вопрос журналиста о том, уверен ли он, что Природа "позволит" реализовать именно его проект, Амос ответил: "Maybe".

Теории, подобные обсуждаемой, можно смело отнести к так называемым "теориям-однодневкам", ибо вариантов выбора начально-граничных условий бесконечное множество, а в природе (в Нашей Конкретной Вселенной) реально реализуется только один из сценариев.

Рассмотрение самого феномена "путешествия в прошлое" (именно в прошлое, ибо особых препятствий относительно вояжей в будущее ученые пока не видят) требует очень четкого ответа на возможные последствия нарушения причинно-следственных связей ("парадокс дедушки": может ли изобретатель машины времени, отправившись в свое прошлое, убить своего предка?). После прочтения этой статьи кто-то из наших читателей, уже заканчивающий у себя в гараже строительство "машины времени" оригинальной конструкции, может облегченно вздохнуть — мести неблагодарного внука ему опасаться не следует, но вот сыну его могут грозить неприятности. Именно эти вопросы были головной болью стареющего Эйнштейна. На этом поприще сейчас трудятся не столько физики, сколько философы.

К сожалению, журнальное пространство ограничено и не позволяет подробно коснуться еще одного очень перспективного направления теоретических разработок современных ученых — проблем Мультивселенной. Здесь вопросы путешествия во времени сводятся, казалось бы, к более простой задаче — к путешествию в пространстве, но между разными Вселенными. При этом не нужны мощные гравитационные, но требуются сверхмощные магнитные поля — в космических пространственных масштабах необходимы космические мощности. Просторы Вселенной бороздят уже не "машины времени", а "машины пространства", смело ныряющие то в шестимерную Вселенную, то выныривающие из десятимерной... А как вам нравится вариант совмещенного, комплексного путешествия: отправляясь в путь на "машине времени", путешественник попадает не в "свою" Вселенную, где его, само собой, никто и не ожидает, а во Вселенную, моментально возникающую в Космосе в момент касания космическим кораблем поверхности планеты. С той, родной, Вселенной всякие контакты прерваны, увидеть своего дедушку не удастся, придется доживать свои дни в чужом мире...

Так уж устроена жизнь в нашей Вселенной — любые, даже самые экстравагантные и нелепые гипотезы и теории, не противоречащие законам физики, рано или поздно приходят к моменту своей практической реализации. Один из друзей автора на этом основании строит не менее экзотическое предположение: дескать, законы физики не запрещают существования "машины времени". Если ее практическое создание не по силам нашей цивилизации, то в далеком будящем ее непременно построят. Стало быть, появятся первые "временные" путешественники, кои не преминут заглянуть в наше время — эпоху зарождения теоретических основ таких путешествий. Не являются ли бороздящие наше небо стада НЛО этими самыми "машинами" из будущего? Но ответ на этот вопрос творцы перспективного темпорального транспорта уже давно дали, и он явно пришелся будущим поколениям не по вкусу. Во всех существующих ныне моделях "машин времени" существует досадный изъян, конструкторская недоработка — все они не предусматривают "погружения" глубже момента создания машины. А поскольку наши предки не удосужились создать подобное транспортное средство, то бизнес нашего современника на продаже билетов в эпоху динозавров или даже Наполеона будет явно убыточным.

Хотя, с другой стороны, продавцы звезд на недостаток покупателей вроде бы не жалуются...

Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, г. Киев

Источник