Александр Викторович Волков - 100 великих загадок астрономии

Почин же энтузиастам, сам того не желая, подал Эйнштейн. В его теории относительности время вело себя вопреки нашим бытовым представлениям: оно то замедляло свой бег, то мчалось, как оглашенное, а дирижировал его «адажио» и «аллегро» космонавт, уносившийся вдаль почти со скоростью света. А ведь известное – и проверенное временем – правило гласит, что произойти может все, что не запрещено законами природы. Поэтому многим ученым стало не по себе, когда обнаружилось, что, по принципиальным соображениям, теория относительности отнюдь не исключает появление машины времени.

С тех пор физики раздумывают над тем, как можно использовать формулы Эйнштейна для построения подобной машины. Выдвигаются все новые идеи.

В 2003 году британский физик Уильям Боннор выводит уравнения, описывающие, каким образом электрические и магнитные феномены общей теории относительности могут способствовать появлению так называемых «петель времени», ведущих из настоящего в прошлое и влияющих на настоящее.

В 2005 году Амос Ори из Израильского технологического института (Хайфа) показал, что машиной времени может стать сферическая оболочка, вращающаяся вокруг вакуумного кольца. Материал для такой сферы – самое обычное вещество. Возможно, подобные «машины времени» даже существуют в природе – в окрестности черных дыр, вокруг которых с бешеной скоростью вращаются гигантские массы материи.

Впрочем, пока лишь один концепт выдержал критику оппонентов. Речь идет о тех самых «червоточинах» – особых туннелях, ведущих из одной дали пространства в другую, из одной эпохи в другую.

Общая теория относительности позволяет нам однозначно описать подобную «червоточину». Как только один ее конец придет в движение, часы, висящие здесь, замедлят свой бег. По крайней мере, так будет казаться со стороны. Это явление называется релятивистским расширением времени. «Чем быстрее одна система отсчета движется относительно другой, – писал Эйнштейн, – тем сильнее время в ней замедляет свой ход». Перемещаясь по «червоточинам», можно переноситься в прошлое или будущее, а также молниеносно перелетать с одного конца Вселенной на другой. «Цивилизация, достигшая бесконечно высокого уровня развития, могла бы превратить подобную “червоточину” в настоящую машину времени», – полагает Кип Торн.

Вот пример: путешествуя по галактике, космонавт наткнулся на небольшую «червоточину». На входе в нее он оставляет своего напарника (для вящего эффекта скажем, что это его брат-близнец). Теперь, взяв на буксир другой конец «червоточины», он унесется прочь почти со световой скоростью. Через некоторое время он остановится и повернет назад, туда, где его брат ожидает окончания эксперимента. И тут выяснится, что пока наш герой «маневрировал» в космосе (это заняло совсем немного времени!), его брат изнемог от ожидания. Для него прошло, быть может, несколько десятилетий! Наш же герой ничуть даже не состарился.

Подобный мысленный эксперимент основан на «парадоксе близнецов», придуманном Эйнштейном. Согласно ему, если один из братьев остается на Земле, а другой, сев в космический корабль, уносится с огромной скоростью прочь, то для него время идет медленнее, чем для того, кто остался ждать. Благодаря «червоточине» этот парадокс к общей радости разрешается. Состарившемуся братцу достаточно потерпеть, пока его единокровный родственник не примчится назад и не привезет с собой другой конец «червоточины». Теперь, стоит юркнуть туда, можно попасть в свое прошлое. Миновав этот туннель, обретаешь давно исчезнувший мир и самого себя, только молодого, каким ты был в ту пору, когда брат пустился в путешествие.

Есть лишь одно ограничение. Отправляясь в прошлое подобным образом, можно добраться лишь до того момента, когда эту «червоточину» впервые использовали как машину времени. Проникнуть куда-нибудь дальше и стать очевидцем «времен очаковских и покоренья Крыма» или побывать в Древнем Египте – нельзя. Зато в другую сторону дорога открыта, и можно катапультироваться в будущее.

Именно релятивистский эффект позволил бы нам заглянуть в Москву даже не 2042, а 3042. Следует, например, отправиться в путь к звезде, расположенной в 500 световых годах от Земли, а затем вернуться назад. Главное, чтобы полет туда и обратно проходил со скоростью, равной примерно 99,995 % скорости света. «Когда вы вернетесь, на Земле пройдет 1000 лет, в то время как вы станете лишь на десять лет старше», – говорит один из самых известных конструкторов машин времени Джон Ричард Готт. Правда, от его теоретических озарений до практических экспериментов дистанция непомерно велика и, может быть, тоже исчисляется тысячелетиями, иронизируют оппоненты.

В последнее время австрийский математик Курт Гёдель стал по-настоящему культовой фигурой на Западе. Чем он обязан этим всплеском популярности? Прежде всего, своими прозрениями в области космологии. Более полувека назад он вывел формулу, которая сулила нам то, о чем мы и не помышляли мечтать.

…В 1949 году, готовясь отметить семидесятилетие своего друга Эйнштейна, Гёдель задумал сделать ему особый подарок (после 1940 года оба ученых жили в США по соседству). Отталкиваясь от эйнштейновских уравнений общей теории относительности, Гёдель вывел формулу, которая представляет собой самое полное решение этих сложных уравнений. Он надеялся порадовать друга математическим кунштюком, но тот, просмотрев написанное, весел не стал. Эйнштейн был обескуражен подарком и постарался его забыть. Что же рассердило юбиляра?

Австрийский математик Курт Гёдель

Во Вселенной, воздвигнутой Гёделем на фундаменте эйнштейновских уравнений, стали возможны… путешествия во времени.

Еще до этого было известно, что решения эйнштейновских уравнений во многом зависят от выбора координатной системы. Анализируя их, обычно используют сферические координаты. В таком случае эти решения удовлетворяют требованиям шаровой симметрии, что вполне разумно, – ведь и Вселенная, и составляющие ее «частицы», то бишь звезды, планеты, атомы, имеют форму шара. Подобным доводам нельзя отказать в своей красоте.

Вселенная Гёделя предстала нежданно другой – худющей, долговязой, как сам математик, напоминавший средневекового мистика и аскета. Она приняла форму цилиндра, а потому Гёдель прибег к помощи цилиндрических координат, описывая мироздание.

Его Вселенная вообще мало походила на прежние представления о ней. Так, Гёдель предположил, что вращаются не только все объекты в ней – эти звезды, планеты, атомы, – но и сама Вселенная. Она словно Океан, внезапно пришедший в движение. И ее вещество, и энергия в этом непрестанном коловращении бурлят, вздымаются, взвихряются. Вселенная живет – словно единый организм, ворочающийся с бока на бок, словно животное, весь свой век, свою вечность не ведающее покоя.