«Кротовые норы» — мосты между мирами
Мы все привыкли к тому, что прошлого не вернуть, хотя порой очень хочется. Писатели-фантасты уже более века живописуют разного рода казусы, возникающие благодаря возможности путешествовать во времени и влиять на ход истории. Причем тема эта оказалась настолько животрепещущей, что в конце прошлого века даже далекие от сказок физики всерьез занялись поиском таких решений уравнений, описывающих наш мир, которые позволяли бы создавать машины времени и в мгновение ока преодолевать любые пространства и времена…
Фантастическая мечта
Кротовые норы или червоточины, если переводить с английского «Wormholes» известны, пожалуй, каждому любителю научной фантастики. В книгах с помощью этих огромных туннелей можно путешествовать со скоростью света как на невероятно длинные расстояния, так и во времени. Но в реальности не все так просто, как с норами, так и со сверхсветовой скоростью.
Начнем с того, что кротовые норы — явление недоказанное. Впервые идея о них появилась в 1935 году в совместной работе Эйнштейна и Розена. Авторы назвали ее «мостом» между различными частями Вселенной. Суть теории заключалась в том, что в некоторых местах существуют искривления во времени-пространстве. Создать его может огромное количество сконцентрированной материи, выражаясь человеческим языком — что-то с очень большой массой.
Если массы недостаточно, то искривлённое пространство выпрямляется. В искривлённом пространстве — расстояние и время перестают быть абсолютными величинами, то есть, такими которыми мы привыкли их осознавать.
Такая нора может быть проходимой, непроходимой и полупроходимой. Первой называют тот самый искомый искривленный тоннель, который соединяет либо две части одной Вселенной, либо разные Вселенные. Последнее стоит пояснить отдельно.
Эйнштейн в создании теории кротовых нор придерживался модели так называемой «хаотической инфляции», подразумевающей возможность существования множества разных Вселенных, которые образовались после Большого взрыва. Так что, теоретически кротовая нора может соединять не только две далекие галактики, но один мир с совершенно другим миром.
Полупроходимой называют кротовые норы, через которые материя и свет могут путешествовать только в одну сторону. Непроходимые же по свойствам чем-то напоминают черные дыры, только без сингулярности — бесконечной массы материи, которая уничтожает все, что в нее попадает, даже свет.
Экзотическая материя
Что же должно находиться внутри таких искривлений пространства? Определенно что-то ненормальное и парадоксальное. Астрофизики называют гипотетическое вещество, которым наполнена кротовая нора — экзотической материей. Она состоит из принципиально иных элементарных частиц, чем остальная материя во Вселенной и нарушает классические законы физики.
Например, энергия в ней обладает отрицательной плотностью, гравитация не притягивает, а отталкивает. В общем, все не так как у людей. Но именно нарушение экзотической материей всех правил создает возможность фантастического перехода сквозь пространство и даже время.
Неуловимые объекты
Как вы уже должны были заметить, в статье слишком часто встречается слово «гипотетически». Червоточины до сих пор существуют только в теории. По словам физика Стивена Хокинга — нет ничего абсолютно плотного и прочного.
Изъяны найдутся везде, будь то кусок пластика, цельный бильярдный шар, пространство или время. Поэтому, среди нас может быть множество кротовых нор, но они чрезвычайно малы и очень быстро, по человеческим меркам, исчезают. Никакой более менее устойчивой и заметной кротовой норы на примете у астрофизиков пока нет.
Проблема поиска кротовой норы заключается еще в том, что ученые не очень-то представляют, что именно надо искать. Увидеть ее должно быть невозможно, так как она, подобно черной дыре, все в себя всасывает. Исследователи полагают, что кротовую нору можно определить по поведению газа, который туда попадает.
Например, в случае если газ попадает в черную дыру, он сразу же перестает испускать рентгеновское излучение, а если в червоточину, то продолжает это делать. Но, естественно, такой фокус сработает только с устойчивой кротовой норой, если такие вообще, возможны.
Путешествие в прошлое и бородатые парадоксы
Человечество давно поглощено мечтой о путешествиях во времени. Еще в «Фаусте» Гете Мефистофель вместе с главным героем отправляются в прошлое и похищают Елену Троянскую. Сегодня роль нечистой силы в организации подобных перемещений уступила место фантастическим мечтам о космосе и о туннелях, с помощью которых можно путешествовать туда — сюда, хоть в прошлое, хоть в будущее.
В конце концов, если человечество сможет разобраться в основных принципах формирования кротовой норы, почему бы нам не создать такую лазейку самостоятельно, где-нибудь недалеко от Земли. Можно было бы слетать во времена древнего Египта и понять, наконец, как же они строили свои пирамиды. Или вернуться в поздний Меловой период и разгадать тайну гибели динозавров.
Но в физике есть такое понятие как парадокс — ситуация, не имеющая логического объяснения. Некоторые из них настолько стары и общеизвестны, что заработали себе прозвище: «бородатые». Давайте попробуем представить один из временных парадоксов, который может возникнуть при путешествии в прошлое.
Предположим, что какому-то ученому удалось создать устойчивую кротовую нору, которая позволила ему отправиться на пару минут назад во времени. Он берет пистолет, заряжает его, а потом отправляется в прошлое и убивает самого себя, еще до того, как прошлый он успевает зарядить оружие. Получается, что он умер в прошлом. Как он тогда оказался в будущем и выстрелил в себя?
Именно этот парадокс делает путешествия в прошлое невозможными даже теоретически. По мнению Хокинга, вещи не могут делать себя невозможным, иначе Вселенная погрузилась бы в хаос. Так что, этому парадоксу всегда будет что-то мешать. Некая причина, которая не позволит сумасшедшему ученому убить себя прежнего.
Хокинг полагал, что невозможность существования устойчивой червоточины кроется в самой червоточине, а именно в ответной реакции. Как только кротовая нора расширится, в ней окажется естественная радиация и будет крутиться там, как в петле. Ответная реакция станет такой сильной, что уничтожит тоннель. Таким образом, червоточины априори не могут существовать достаточно долго, чтобы путешествовать сквозь них, даже если удастся расширить до размеров, куда может пройти человек или космический корабль.
Щадящая гравитация и безжалостное время
Но ученым свойственно ошибаться, так что даже известный физик не является истиной в последней инстанции. Иначе бы наука всегда стояла на месте. Но если Хокинг ошибался в своей теории и кротовые норы могут быть устойчивыми, то путешественникам сквозь червоточины придется столкнуться с еще одной физической проблемой.
Если крупные тела смогут войти в кротовую нору то, чтобы человек смог выжить в ней, влияние гравитации при входе должно быть весьма малым, в противном случае любая материя — человек или корабль будут разорваны на части.
Но если гравитация не достигнет этой силы — искривление пространства-времени будет «плавным». Следовательно, само путешествие через кротовую нору из одномоментного превратится в слишком долгое по человеческим меркам.
Временные послания
Но если не пролезет человек, то пройдет частица. Профессор Люк Батчер из университета Кембриджа доказал, что через кротовую нору успеет пролететь фотон. С их помощью можно было бы передавать в будущее или прошлое закодированную информацию. Кроме того, червоточины, по его мнению, можно применять для двухсторонней связи.
Возможно, в пространственном отношении это пока не имеет смысла, но вот сообщения во времени, могут оказаться весьма полезны. Одна проблема — где в прошлом взять расшифровщиков фотоновых смс?