Текст книги "Тайны пространства и времени"
Автор книги: Виктор Комаров
сообщить о нарушении
Текущая страница: 29 (всего у книги 37 страниц)
ВОЗМОЖНЫ ЛИ ПУТЕШЕСТВИЯ ВО ВРЕМЕНИ?
Писатели-фантасты не раз предсказывали будущие технические свершения и даже научные открытия. Стоит только напомнить о подводных лодках, придуманных Ж. Верном, или «гиперболоиде инженера Гарина», описанном А. Толстым и ставшем предвестником современных лазеров. И ничего удивительного, если задуматься, в этом нет. Дело в том, что воображение писателей-фантастов не сковано узкими рамками привычных научных представлений, они вольны представлять себе будущее, не озираясь на гипнотизирующие каноны официальной науки и техники. Поэтому фантастику часто и называют «опережающим отражением действительности».
Но, пожалуй, единственный в своем роде случай произошел несколько лет назад, когда идея, высказанная на страницах научно-фантастического романа, послужила основой для разработки сенсационной научной теории. Правда, справедливость требует отметить, что на этот раз автором романа, о котором идет речь, был не профессиональный литератор, а известный ученый-астроном. Кстати, в XX столетии за «научно-фантастическое» перо взялись многие выдающиеся ученые. И это понятно, ведь в литературных произведениях можно высказывать самые невероятные идеи, самые смелые и дерзкие гипотезы, еще не созревшие для строго научного изложения, не рискуя при этом вступить в конфликт с научным сообществом.
Несколько лет назад известный американский исследователь планет Карл Саган решил тоже взяться за перо и написал научно-фантастический роман «Контакт».
Герои этого произведения обнаруживают на Земле вход в загадочный тоннель, который сразу выводит их в район звезды Вега, отстоящей от Солнца на 27 световых лет. В дальнейшем выясняется, что чудодейственный тоннель представляет собой лишь часть гигантской космической транспортной системы, созданной в отдаленные времена могущественной сверхцивилизацией, обитавшей в нашей области Галактики.
Но здесь необходимо небольшое отступление.
В современных научно-фантастических произведениях, посвященных космическим полетам, межзвездные корабли то и дело «ныряют» в таинственное «подпространство» или «гиперпространство» и буквально через несколько часов «выныривают» в нужной точке Вселенной за тысячи и десятки тысяч световых лет от места старта…
Мы уже предпринимали небольшую экскурсию в двумерный мир – то есть в обычную плоскость. И выбирали в ней две удаленные друг от друга точки. Чтобы попасть из одной из них в другую, в принципе можно воспользоваться разными путями. Кратчайшим будет, естественно, прямая линия.
Однако существует путь еще более короткий. Надо перегнуть лист таким образом, чтобы две наши точки почти коснулись друг друга. А затем в каждой из них продавить, проколоть двумерное пространство так, чтобы образовавшиеся «воронки» были направлены навстречу друг другу. Соединившись, они образуют своеобразный канал, пользуясь которым можно попадать из одной интересующей нас точки в другую практически мгновенно.
И вот что особенно важно: все точки перехода, в том числе и внутренние поверхности воронок, принадлежат одному и тому же двумерному миру. А это значит, что обитатели двумерного мира, если бы они существовали, могли бы пользоваться таким каналом, поскольку передвижение по нему не требовало бы выхода в третье измерение, для них недоступное. Важно еще и то, что описанное построение может существовать как бы само по себе, независимо от того, является ли оно частью более «обширного» трехмерного пространства или такого «объемлющего» пространства вообще не существует в природе.
Из этого вытекает, что аналогичные тоннели (физики называют их «кротовыми норами») могут в принципе существовать и в нашем трехмерном мире. Совершенно независимо от того, «вложен» ли он в мир четырехмерный или нет… Придумав свою «транспортную» космическую систему, Саган, будучи планетологом, а не космологом, и опасаясь допустить какие-либо слишком грубые научные неточности, решил перед публикацией показать рукопись своему хорошему знакомому Кипу Торну – физику-теоретику, большому знатоку теории относительности.
При этом главный вопрос, на который хотел получить ответ от Торна Саган, заключался в следующем. Согласно существующим теоретическим представлениям, любые «кротовые норы» должны очень быстро «схлопываться». Настолько стремительно, что проскочить по такому тоннелю не успеет не только человек, но даже световой луч. Тем не менее тоннели, описанные в романе Сагана и обнаруженные его героями, оказались в высшей степени стабильными. Размышляя над этим, герои романа, выражая мнение автора, приходят к заключению, что древние строители для придания своим необычным сооружениям необходимой устойчивости использовали какое-то очень мощное силовое поле, которое в отличие от поля тяготения обладает не притягивающим, а отталкивающим действием.
Какое именно поле? Авторы научно-фантастических произведений подобные вещи объяснять не обязаны – здесь любые предположения не требуют никаких специальных обоснований, тем более проверок или доказательств. Однако Кип Торн отнесся к гипотезе Сагана иначе – она его заинтересовала по существу. И не опасаясь зря потерять время, он вместе со своими сотрудниками засел за расчеты. И, как ни удивительно, заключение, к которому по интуитивному «озарению» автора романа пришли его герои, полностью подтвердилось. Вычисления, проведенные Торном, показали, что «кротовая нора», изготовленная из антигравитирующего материала, будет достаточно стабильной, вполне пригодной для путешествий по Вселенной.
Оставалось подыскать подходящий «строительный материал». Задача, пожалуй, не менее сложная, чем поиски пресловутого «философского камня», превращающего любые металлы в золото, или чудодейственной «живой воды». Проблема выглядела абсолютно безнадежной. И тем не менее группа Торна ее решила – нужный материал был найден. Правда, узнав, что он собой представляет, любой человек, маломальски разбирающийся в физике, будет крайне удивлен. Потому что материал этот никогда до сих пор в строительстве не использовался. Это «физический вакуум» – скрытая форма существования материи, содержащая в «потенциальном виде» все существующие в природе элементарные частицы и способная при определенных условиях рождать частицы вполне реальные, рождать вещество.
Согласно расчетам Торна и его коллег, если каждую из «воронок», составляющих концы тоннеля, образованного в физическом вакууме, окружить шаровидными металлическими оболочками, то канал не «схлопнется» и будет вполне проходим для необычных космических путешественников.
Разумеется, совсем другой вопрос – как построить вакуумный тоннель практически, какие для этого потребуются технологические операции и приемы? Но это, как говорится, уже дело техники. Главное: принципиальное решение найдено!
Однако Кип Торн и его изобретательные сотрудники на этом не остановились. А что, если, подумали они, использовать уникальные свойства «кротовых нор» для путешествий не только в пространстве, но и во времени? В самом деле: ведь точки начала и конца «кротовой норы» могут принадлежать областям с разными «временами». Тогда вакуумный тоннель будет переводить космических путешественников не только из одного пространственного региона в другой, но и из одной эпохи в другую.
И группа Торна доказала казалось бы невероятное: это возможно! Да, с помощью «кротовых нор» может быть «сконструирована» пресловутая «машина времени», позволяющая перемещаться как угодно далеко в прошлое и в будущее.
Представим себе два космических «вокзала», соединенных «кротовой норой» и расположенных сравнительно недалеко друг от друга. Например, где-либо в пределах пространства Солнечной системы на расстоянии, которое с помощью космической ракеты можно преодолеть за несколько часов. А для того, чтобы добраться от одного вокзала до другого с помощью специального «вагона-капсулы», движущегося по «кротовой норе», потребуется всего несколько минут.
Однако, чтобы привести нашу «машину времени» в действие, ее необходимо еще соответствующим образом предварительно «настроить», отрегулировать. Не будем вдаваться в сложные физические обоснования и подробности подобной «операции», заметим только, что для этого необходимо разогнать одну из воронок, составляющих концы «кротовой норы», до большой скорости, а затем замедлить ее движение и вернуть на прежнее место. При этом вместе с «воронкой» будет перемещаться и связанный с ней сгусток силового поля, порожденный воронкообразным искривлением пространства. Ведь любое искривление, согласно теории относительности, порождает поле тяготения. Поскольку в движущейся системе время течет медленнее, чем на неподвижных вокзалах, то окажется, что в результате настройки часы внутри капсулы несколько отстанут от часов на втором вокзале. Иными словами, для пассажиров капсулы произойдет некоторый «сдвиг во времени».
Вот теперь наша «машина времени» готова к действию. Попробуем ею воспользоваться для путешествия в будущее.
Если мы захотим перенестись в будущее, то для этого достаточно перебраться с первого вокзала на второй по «кротовой норе», а обратно возвратиться в кабине космической ракеты. И мы сразу сдвинемся в будущее на некоторый интервал, протяженность которого зависит от характера – настройки.
Что же касается путешествия в прошлое, то для этого достаточно перелететь с первого вокзала на второй в обычной ракете, а возвратиться на него по «кротовой норе». И мы сразу сдвинемся на некоторый интервал в прошлое, протяженность которого зависит от «настройки» нашей машины (от характера предварительной операции с силовым «сгустком»). Если нам этого покажется недостаточно, мы можем повторить ту же самую операцию любое число раз.
Таким образом, с помощью «машины Торна» можно перемещаться во времени в любом направлении в принципе на любые «расстояния». При этом предварительную «настройку» достаточно осуществить один раз: воронка при втором вокзале должна совершить всего одну «петлю». Осуществить это можно с помощью автоматов.
Выходит, что путешествия во времени, так долго казавшиеся абсолютно фантастичными, все-таки возможны? Во всяком случае, в рассуждениях Торна нет ничего, что вступало бы в противоречия с такой фундаментальной физической теорией, какой является теория относительности. Более того, для создания «машины Торна» не требуется никаких новых гипотез и предположений, дополняющих известные нам законы физики. Ни один из этих законов не запрещает, по крайней мере, теоретического построения такой машины… А что значит «теоретически возможны»?
В свое время один из создателей квантовой механики В. Паули считал, что любые непротиворечивые выводы фундаментальных физических теорий рано или поздно могут быть реализованы в рамках нашей Вселенной. Аналогичной точки зрения уже в наше время придерживался и выдающийся московский космолог А. Зельманов.
В то же время приходится признать, что при совершении путешествий во времени мы неизбежно столкнемся с целым рядом парадоксов. Например, возвратившись по «кротовой норе» на вокзал А и переместившись таким образом в прошлое, путешественник во времени может дождаться там «самого себя» и отговорить от предстоящего путешествия. Но в этом случае становится непонятно, каким образом он сам там появился? Более того, путешественник в прошлое может произвести в нем такие изменения, в результате которых сам… исчезнет из реальности (например, воспрепятствовать знакомству своих родителей).
Не исключено, что существуют такие законы природы, которые запрещают осуществление любых событий, способных приводить к неразрешимым парадоксам. Иными словами, путешественник в прошлое, встретив самого себя «более раннего», не сможет отговорить «его» от предстоящего путешествия, даже если очень этого захочет. Точно так же он не сможет вмешаться в ход уже состоявшихся событий, если это может существенно изменить будущее…
Правда, скептики могут возразить, что в современной науке существует одно фундаментальное положение, с которым возможность путешествий во времени все же вступает в очевидное противоречие. Имеется в виду принцип причинности. Коротко принцип причинности можно сформулировать и так: «следствия не могут опережать свои причины». Не может быть так, чтобы дикая утка была сперва убита зарядом дроби и только затем выстрелило ружье, из которого этот заряд был выпущен. Иными словами, будущие события не могут оказывать влияния на прошлые.
Однако, в отличие от законов природы, открытых экспериментально или выведенных теоретически, принцип причинности является обобщением практического опыта, основанным главным образом на обыденном, житейском здравом смысле. Но можно ли поручиться, что этот опыт достаточно полный? А его обобщение достаточно глубокое? Не требуется ли новое, более «утонченное» понимание причинности?
Следовательно, можно сделать вывод, что либо несовершенен принцип причинности в его современной форме, либо что-то неблагополучно в современных фундаментальных физических теориях.
А, может быть, – путешествия во времени действительно возможны и осуществимы?!
Итак, современная физическая теория в принципе допускает возможность практической реализации перемещений во времени. Значит, «машина времени», если верить Паули и Зельманову, рано или поздно нашими потомками будет создана и путешествия во времени станут реальным фактом. Но в таком случае сразу же возникает целый ряд непростых вопросов.
И прежде всего, что вообще значит «вмешаться» в течение уже состоявшихся событий, стать не только их свидетелем, но и принимать в них непосредственное участие? Ведь то, что прошло, то прошло безвозвратно. Если человек умер, то в реальности его уже не существует. Как можно встретиться с ним вновь – с живым?
Несколько лет назад в Санкт-Петербурге проходил международный симпозиум, посвященный проблеме тяготения. Выступавший на нем известный физик-теоретик высказал весьма любопытную мысль о том, что все происходящее не исчезает бесследно. Все, что происходит, все, что совершается, в какой-то форме продолжает существовать вечно!.. Как это понимать?
Вообще говоря, информация о всех происходящих на нашей планете событиях содержится в различных электромагнитных и других излучениях и удаляется от Земли в космическое пространство со скоростью не меньшей, чем скорость света. Иными словами, эта информация продолжает существовать и в принципе будет существовать вечно, хотя расстояние между ее носителями и Землей будет стремительно возрастать. И если бы мы располагали космическими кораблями, способными перемещаться со сверхсветовыми скоростями, мы могли бы эти удаляющиеся от нас излучения «догнать» и получить исчерпывающую информацию о минувших событиях. Но только информацию – нечто вроде кинофильма или видеозаписи. А как быть с повторением самих реальных событий, фактически уже ушедших в Прошлое?
Если дать волю фантазии, то можно представить себе поразительную картину совместного параллельного существования бесчисленного множества повторяющихся «параллельных» миров, с совершенно одинаковыми последовательностями событий. В любой момент может существовать мир, отстоящий от момента времени нашего мира как угодно далеко в прошлое или в будущее. Именно в таком мире можно встретиться с теми, кого уже нет в нашем, и с теми, кто только еще должен появиться у нас в будущем. В том числе и со своими собственными двойниками.
«Заглянув» в такой мир, можно либо во всех деталях восстановить события прошлого, либо наблюдать события, которые в нашем мире еще не совершились.
Мы уже упоминали и о другой весьма любопытной и вполне научной гипотезе о существовании в мироздании многомерных миров с числом измерений, превышающих число измерений нашего мира. В этом случае наш трехмерный мир не является их составной частью. При этом оказывается, что между событиями, происходящими в разных «пространственно-временных точках» нашего мира, существует связь через недоступные нашему восприятию (по крайней мере на уровне наших современных знаний и научно-технических возможностей) четвертое, пятое и более высокие измерения. В таком многомерном «комплексе миров» можно в принципе попасть в прошлое и в будущее и возвратиться обратно, а также перемещаться практически мгновенно из одной точки в другую. Если бы наша Вселенная являлась частью подобного комплекса, то вполне реально можно было бы общаться с людьми, которые уже умерли, а также с теми, кто еще не родился…
Так, может быть, путешествия во времени – это путешествия в один из параллельных миров или миров с большим числом измерений?
А, может быть, различные эпохи – минувшие и грядущие – сосуществуют в какой-либо форме, о которой мы даже не догадываемся. Возможно также, что наши потомки сумели построить машины времени и в эти эпохи непосредственно проникать. Вполне логично в этом случае предположить, что несмотря на любые предосторожности, время от времени могут происходить непредвиденные, порой совершенно случайные события, связанные с пребыванием путешественников во времени в прошлом, события, способные оказывать воздействие на будущее. В подобных случаях мы могли бы заметить в окружающей нас жизни какие-то явления, представляющие собой «отголоски» этих, выпадающих из естественного хода уже состоявшихся исторических событий.
Может быть, именно этим объясняются неожиданные открытия учеными исторических фактов, о которых нам раньше ничего не было известно? Или обнаружение архивных материалов, о которых прежде никто не знал. Не исключено, что описанные в этих материалах события раньше просто не существовали. Они произошли в минувшие эпохи, продолжающие существовать параллельно нашему времени только сейчас, благодаря вмешательству пришельцев из будущего. И сведения о них соответственно дошли до нас только в наши дни.
Вероятно, ответ на все эти вопросы сможет дать только наука будущего.
Глава 3
БЫСТРЕЕ СВЕТА
Согласно теории относительности Эйнштейна, которая представляет собой одну из фундаментальных основ современной физической науки и наших представлений об окружающем мире, никакие физические воздействия и взаимодействия не могут распространяться в пространстве со скоростью, превосходящей скорость света в пустоте, которая составляет 300 000 км/с.
Запрет сверхсветовых скоростей – бесспорно, одно из самых удивительных и впечатляющих положений современной физики и в то же время – обстоятельство, существенно ограничивающее наши возможности познания и освоения Вселенной, окружающего мира.
В частности, благодаря этому запрету, информация об астрономических явлениях и событиях поступает к нам на Землю с большим опозданием. В зависимости от расстояния до того или иного космического объекта это опоздание может составлять тысячи, десятки и сотни тысяч, миллионы и миллиарды лет. Даже радиосигналам, поступающим с межпланетных космических станций, требуются многие часы, чтобы достичь до Земли. Ведь переносчиками этих сигналов являются электромагнитные волны, которые хотя и распространяются в пространстве с огромной скоростью, но эта скорость «всего лишь» равна скорости света. Невозможность перемещения вещественных объектов со сверхсветовыми скоростями делает практически нереальными и полеты человека к другим космическим мирам.
Но, может быть, запрет сверхсветовых скоростей существует лишь на уровне наших современных знаний?
Итак, физика не только объясняет причины различных явлений природы, но и устанавливает своеобразные «запреты», то есть выявляет явления, которые происходить не могут. Однако революция в естествознании продемонстрировала, что любые научные теории и положения имеют вполне определенные границы применения, и на явления и процессы, происходящие за этими границами, их запреты могут не распространяться. Таким образом, запреты современной физики носят в известной степени относительный характер.
В последние десятилетия был обнаружен ряд фактов, как будто бы свидетельствующих о том, что движения со сверхсветовыми скоростями в районе некоторых космических объектов все-таки происходят…
Около двадцати лет назад американский астроном Т. Метьюз обнаружил на сделанной им фотографии далекого квазара, то есть очень мощного компактного источника энергии – ЗС 286 туманность, окружающую центральное яркое ядро. Однако на фотографии того же объекта трехлетней давности этой туманности не было. Предположив, что туманность, открытая Метьюзом, была выброшена квазаром не более трех лет назад, и определив ее размеры, наблюдаемые на втором снимке, астрономы, к своему величайшему удивлению, обнаружили, что ее расширение происходило со скоростью, превосходящей скорость света в… несколько сотен раз.
И хотя спустя некоторое время Метьюз сообщил, что его сенсационное открытие оказалось следствием фотографической ошибки, положения это в целом не спасло. Радиоастрономы выяснили, что сверхсветовые движения наблюдаются и в целом ряде космических радиоисточников.
После соответствующей обработки на ЭВМ зарегистрированных радиоданных были получены очень точные радио карты различных компактных радиоисточников. Изучение этих радиокарт показало, что структура и размеры у многих таких источников с течением времени заметно изменяются и скорости подобных изменений значительно превосходят скорость света. Более того, выяснилось, что в одном и том же радиоисточнике могут происходить одновременно несколько сверхсветовых движений радиокомпонент, перемещающихся с разными скоростями примерно в одном направлении.
Что это – реальные сверхсветовые движения или своего рода иллюзия? Было предложено несколько остроумных объяснений. Например, процесс, чем-то напоминающий поочередное зажигание лампочек в гирлянде на новогодней елке. Иными словами, эффект сверхсветового движения создается благодаря последовательному «радиозагоранию» участков радиоструктуры, расположенных в виде цепочки и возникающих независимо друг от друга. Однако объяснить с помощью подобной модели, почему такие «радиовспышки» происходят в строгой последовательности по мере удаления от центра «радиоядра», не представляется возможным. Для этого понадобился бы специальный коммутатор.
Разобраться в сути дела помогло одно любопытное явление. Дело в том, что под запретом теории относительности находится только сверхсветовое перемещение вещества. А, например, световой «зайчик» может двигаться с какой угодно скоростью. Так, если вращать прожектор с угловой скоростью 10 тысяч оборотов в секунду, то зайчик от его луча будет бежать по облакам, расположенным на расстоянии около 5 километров, со скоростью, превосходящей скорость света.
Нечто подобное, видимо, происходит и при наблюдении сверхсветовых движений в радиоисточниках. Скорее всего, наблюдаемый эффект объясняется тем, что из центрального ядра радиоисточника выбрасываются две противоположно направленные струи плазмы, состоящие из высокоэнергичных частиц, магнитных полей и горячего газа. И если такая струя направлена мимо «луча зрения» радиотелескопа, то ее радиоизлучение он может регистрировать лишь в том случае, если оно рассеивается неоднородностями окружающей среды, например, плотными межзвездными облаками, случайно попадающимися на их дороге. В результате струя плазмы заставляет светиться в радиодиапазоне встречающиеся на ее пути облака и создает тем самым уже знакомый нам эффект «светового зайчика», бегущего по «экрану» и способного, с точки зрения наблюдателя, перемещаться со скоростью, превосходящей скорость света.
