Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Следующим крупным ускорителем частиц, который сейчас находится в стадии планирования, станет Международный линейный коллайдер (МЛК), представляющий собой прямую трубу почти 50 км длиной, в которой будут сталкиваться пучки электронов и антиэлектронов. Планируется, что новый коллайдер будет располагаться в горах Китаками в Японии, а его строительство обойдется примерно в $20 млрд (половину этой суммы даст японское правительство).

Хотя максимальная энергия МЛК составит всего лишь 1 трлн эВ, во многих отношениях он будет превосходить БАК. Когда сталкиваются протоны, это столкновение очень трудно анализировать, поскольку сам протон имеет сложную структуру (в него входят три кварка, удерживаемые вместе частицами под названием «глюоны»). А вот электрон не имеет известной структуры. Похоже, что это по-настоящему элементарная частица. Поэтому при столкновении электрона с антиэлектроном взаимодействие будет чистым и простым.

Даже с учетом современных успехов физики наша цивилизация 0 типа не в состоянии непосредственно зондировать планковскую энергию. Но цивилизации III типа все это будет подвластно. Строительство таких ускорителей, как БАК, может стать решающим шагом к прекрасному дню, когда мы сможем проверить, насколько стабильно пространство-время и сможем ли мы передвигаться сквозь него по короткому пути.

Со временем высокоразвитая цивилизация могла бы построить ускоритель частиц размером с пояс астероидов. Круговой поток протонов двигался бы вдоль пояса, направляемый гигантскими магнитами. На Земле частицы движутся внутри большой кольцевой трубки с вакуумом внутри. Но, поскольку вакуум открытого космоса лучше любого земного вакуума, такому ускорителю трубка вовсе не понадобится.

Для его строительства понадобится только серия гигантских магнитных станций, размещенных в стратегических точках вдоль всего пояса астероидов и формирующих кольцевую траекторию для протонного пучка. Это чем-то напоминает эстафетную гонку. Всякий раз, когда протоны проходят мимо очередной станции, электрический импульс запитывает магниты и они подталкивают протонный пучок так, что он движется к следующей станции под нужным углом. Всякий раз, когда протонный пучок проходит мимо станции, в него закачивается новая порция энергии в виде лазерной энергии, и это происходит до тех пор, пока протоны постепенно не достигнут планковской энергии.

Достигнув этой энергии, ускоритель сможет сфокусировать ее в одной точке. По идее, там должна открыться кротовая нора. В нее можно будет впрыснуть достаточно отрицательной энергии, чтобы стабилизировать ее и не дать схлопнуться.

Как может выглядеть проход через кротовую нору? Никто этого не знает, но физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института попробовал сделать научно обоснованное предположение, когда консультировал режиссеров фильма «Интерстеллар». При помощи компьютерной программы Торн изобразил траектории световых лучей при прохождении их мимо и сквозь кротовую нору, чтобы можно было получить зрительное представление о том, как могло бы выглядеть подобное путешествие. Этот фильм стал на данный момент самой строгой и научной попыткой визуализировать проход через кротовую нору.

(В фильме при приближении к черной дыре вы видите гигантскую черную сферу, известную как горизонт событий. Именно горизонт событий становится для вас точкой невозврата. Внутри этой черной сферы находится сама черная дыра — крохотная точка, обладающая невероятной плотностью и столь же невероятным тяготением.)

Помимо строительства гигантских ускорителей есть еще несколько способов использования кротовых нор, возможных с точки зрения физики. Один из сценариев предполагает, что Большой взрыв проходил настолько стремительно, что мог запустить механизм расширения микроскопических кротовых нор, существовавших в новорожденной Вселенной 13,8 млрд лет назад. Когда Вселенная начала расширяться экспоненциально, эти кротовые норы, возможно, стали расширяться вместе с ней. Значит, хотя никто пока не видел ничего подобного, кротовые норы могут существовать во Вселенной естественным образом. Некоторые физики рассуждают о том, как отыскать их в пространстве. (Чтобы найти естественную кротовую нору — а такой поиск стал темой нескольких эпизодов «Звездного пути», — следует искать в космосе объект, который искажает звездный свет определенным образом, превращая его, возможно, в сферу или кольцо.)

Еще одна возможность, которую также исследовали Кип Торн и его коллеги, состоит в том, чтобы найти микроскопическую кротовую нору в вакууме и расширить ее. Согласно нашим нынешним представлениям, по мере того как вселенные возникают, а затем вновь исчезают в небытии, пространство, вероятно, пенится микроскопическими кротовыми норами. Располагая достаточным количеством энергии, можно было бы захватить уже существующую кротовую нору и расширить ее.

Однако у всех этих сценариев есть одна проблема. Кротовая нора окружена частицами гравитации — гравитонами. Перед прохождением сквозь кротовую нору вам встретятся квантовые поправки в форме гравитационного излучения. В обычных условиях квантовые поправки малы и их можно не принимать во внимание. Но расчеты показывают, что при проходе сквозь кротовую нору данные поправки бесконечны, так что это излучение, скорее всего, окажется смертельным. Кроме того, уровень излучения может оказаться настолько высоким, что кротовая нора закроется, сделав проход невозможным. Физики все еще спорят о том, насколько опасным может быть путешествие сквозь кротовую нору.

Как только мы проникаем в кротовую нору, теория относительности Эйнштейна становится бесполезной. Квантовые эффекты там настолько сильны, что провести нас через кротовую нору должна другая теория, более высокого порядка. Сейчас на это способна только теория струн — одна из самых странных концепций в истории физики [76].

Какая теория может объединить общую теорию относительности и квантовую теорию на уровне планковской энергии? Эйнштейн последние 30 лет своей жизни занимался поисками теории всего, которая позволила бы ему «прочитать мысли Бога», но потерпел неудачу. Теория всего остается одной из главных проблем современной физики. Она раскрыла бы для нас некоторые важнейшие тайны Вселенной, с ее помощью мы смогли бы исследовать путешествия во времени, кротовые норы, дополнительные измерения, параллельные вселенные и даже то, что происходило до Большого взрыва. Мало того, именно от ответа на этот вопрос зависит, сможет ли человечество путешествовать по Вселенной на сверхсветовых скоростях.