Куда течет река времени

В общем, получается весьма экзотическая модель фантастической Вселенной. В этой Вселенной есть, как принято говорить, «петли времени». Из любой ее точки можно отправиться по определенному пути так, что, идя с некоторой скоростью вперед и вперед, обходишь мир и возвращаешься в эту исходную точку точно в момент начала путешествия! Иначе говоря, путешественник огибает этот мир не только в пространстве, но и во времени.

Все это выглядело забавно. Словом, решение было настоящей для теоретиков математической игрушкой. Но и не более. Можно было относиться к существованию «петель времени» в решении К. Геделя как к смешному курьезу, подобному двум с половиной землекопам в рассмотренной выше арифметической задаче.

На решение Геделя обратил мое внимание А. Зельманов, когда я был еще студентом. Сам он использовал это решение как математический пример при доказательстве серьезной теоремы. Я же развлекался, исследуя забавные свойства кривых линий в этой Вселенной.

Теоретики «игрались» и с другими моделями, в которых есть «петли времени».

Одну из таких моделей мы с Я. Зельдовичем рассмотрели в нашей вполне серьезной (более семисот страниц) монографии «Строение и эволюция Вселенной». Эта модель очень поучительна, и я о ней здесь коротко расскажу, надеясь, что в результате вам станет чуть яснее, что имеется в виду, когда говорят о «петлях времени».

Мы уже изображали на картинках в этой книге пространство-время: по горизонтали откладывали пространственное направление, по вертикали — время. Поступим так и сейчас. Берем листок бумаги (на нем рисунок 14а), изгибаем его, как показано на рисунке 14б, и склеиваем верх рисунка с низом. Получается цилиндр (рисунок 14в), в котором окружности, его образующие, являются «петлями времени» (цилиндр следует считать бесконечно длинным). Скользя вместе с потоком времени по окружности цилиндра, возвращаемся к исходному моменту в прошлом. Можно, конечно, не возвращаться точно к исходному событию. Для этого достаточно перемещаться с течением времени вправо по пространству. Жизненный путь такого путешественника изобразится спиралью (рисунок 14г), она может быть все длиннее и длиннее «по времени» без постоянного кружения по одному и тому же временному пути, как это было при эволюции по «петле времени» на предыдущем рисунке.

Мы обсудили в нашей книге, вышедшей в 1975 году, что было бы с физическими процессами в такой замкнутой по времени Вселенной. При этом подчеркнули, что, несмотря на непривычность и известную «странность» процессов в этой модели мира, можно построить физику, в которой такая ситуация, возможно, не ведет к каким-либо противоречиям.

Все это были лишь короткие замечания о «петлях времени», но мы с Я. Зельдовичем относились к ним по-разному. Я — вполне серьезно и думал, что следует изучать возможность возникновения «петель времени» и в реальной Вселенной. Академику все это не очень нравилось с самого начала. Наша книга была затем переведена на английский язык и издана в Америке. Недавно я внимательно перечитал это место в английском варианте и обнаружил, что описание модели с «петлями времени» отсутствует в тексте! Я. Зельдовича, увы, уже нет в живых, и я не мог спросить, что произошло при переводе. Наверное, он при чтении корректуры выкинул это место, вызывавшее у него, по-видимому, антипатию.

К счастью, в другой книге, изданной мною на английском языке, описание модели с «петлями времени» имеется.

Должен, однако, заметить, что, теперь, уже к несчастью, я все же без должного внимания и серьезности отнесся к изучению возможности существования «петель времени». Отчасти это объясняется скептицизмом Я. Зельдовича, имевшим на меня огромное влияние. Я размышлял о «петлях времени» и до написания нашей книги, иногда возвращался к этим идеям и позже, кое-что пробовал вычислять, но все это делал без должной настойчивости. Только прочитав работу К. Торна и его учеников, я спохватился и буквально «загорелся» желанием хоть на шаг продвинуться к заветной цели — научиться «летать» в прошлое — и стал над этим работать. В чем же состояла суть предложений американских физиков?

Их работу можно разделить на два этапа. Первый состоял в рассмотрении возможности создания своеобразного «тоннеля», соединяющего два отверстия и подобного «горловинам», о которых мы уже говорили в разделе «Дыры в пространстве и времени». Только этот «тоннель» должен быть стабилен, чтобы сквозь него можно было ходить. Иными словами, эта часть работы состояла в доказательстве возможности застабилизировать «тоннель» от «схлопывания» силами тяготения и инерции.

Второй этап заключался в демонстрации того, как можно превратить этот «тоннель» с двумя входами в Машину Времени.

К. Торн вспоминает, что он занялся первой проблемой (как стабилизировать «тоннель») после ознакомления в 1985 году с рукописью романа К. Сагана «Контакт». Напомним, что К. Саган — известный астроном и не менее известный писатель. Он попросил К. Торна как специалиста проглядеть некоторые отрывки из своего нового фантастического романа, в котором решил использовать черные дыры для мгновенных перемещений героев к далеким звездам. Просьбу объяснил тем, что хотел бы как можно меньше вступать в своем романе в противоречие с выводами физики. К. Торну, проглядевшему роман по дороге в автомобиле, было ясно, что собственно черные дыры не годятся для каких-либо межзвездных путешествий. Из них нет выхода. А вот использовать «тоннели», соединяющие две дыры, если как-то застабилизировать и дыры и «тоннели», превратив их в статические конструкции, через которые можно проходить в любом направлении, вполне возможно. (Несколько сделанных им математических вычислений показали, что для стабилизации внутри «тоннеля» должно находиться необычное вещество или физическое поле, по свойствам схожее с вакуумноподобными состояниями (о нем мы говорили выше).

Затем он посоветовал К. Сагану переделать несколько мест в романе, что тот и сделал, переписав отдельные страницы уже в корректуре.

Но сам К. Торн не оставил этой идеи. Вместе со своим учеником М. Моррисом они принялись за работу, и в начале 1987 года первый вариант статьи, посвященной использованию (пока что гипотетическому) стабилизированных «тоннелей» для быстрых межзвездных путешествий, у них уже был готов.

В дальнейшем они вместе с Юртсевером описали более конкретное устройство «тоннеля». Что же необходимо для того, чтобы силы гравитации в столь необычной ситуации не вызвали схлопывания «тоннеля»?

Они предлагают следующую конструкцию. Сначала в двух областях недалеко друг от друга создаются путем сжатия масс огромные гравитационные поля с сильным искривлением пространства в них (см. рисунок 15а). Затем эти области искривления соединяются в «тоннель» (рис. 15б). Возникший «тоннель», соединяющий два отверстия, аналогичен изображенному на рисунке 5а. Отличие от рисунка 5а заключается в том, что американцы предлагают в момент создания «тоннеля» застабилизировать его. Для этого в наиболее узком его месте надо поместить близко расположенные друг к другу две одинаково заряженные идеально проводящие ток пластинки. (В этом сильно искривленном пространстве каждая из пластин будет иметь сферическую форму.) Между пластинами возникнет специфическое вакуумноподобное состояние, называемое электромагнитным «казимировским вакуумом». Поясним на нескольких последующих страницах, что это такое.

О разных вакуумноподобных состояниях уже говорилось. До сих пор мы рассматривали их в необычных условиях больших плотностей и температур. Но оказывается, что особые вакуумноподобные состояния могут существовать и в нашей сегодняшней Вселенной.

Мы вынуждены сделать здесь небольшое отступление, с тем чтобы познакомиться с такими состояниями. Они очень важны во многих аспектах и представляют, конечно, самостоятельный интерес. Для нас же важно, что некоторые из них могут использоваться для стабилизации пространственных «тоннелей».