Знание - сила, 1998 № 01 (847)

Но вот недавно Клаудио Макконе из Турина предложил третий путь создания туннеля — искривить пространство мощным магнитным полем. Может показаться странным, что гравитационный эффект должен возникнуть от действия совсем другого поля, однако из общей теории относительности следует, что все, обладающее энергией, искривляет пространство. Доказательство этому нашел итальянский теоретик Туллио Леви-Чивита всего через два года после первой публикации Эйнштейна в своей работе о «магнитной гравитации».

Пропуская по проводу, скрученному в катушку, электрический ток, можно создать внутри нее не только статическое однородное магнитное поле. Решение Леви-Чивиты показало, что в катушке возникает и гравитационное поле. Единственная проблема в том, что оно совершенно крошечное: для заметных гравитационных эффектов магнитное поле должно быть многократно сильнее, чем дают современные технологические возможности. Поэтому «магнитная гравитация» оставалась на уровне теоретических построении и гипотез.

Однако Макконе удалось заметить, что решения Леви-Чивиты, его «магнитная гравитация» имеют много общего с проходимыми туннелями Торна и Морриса- «То, что получил Леви-Чивита, это магнитный туннель»,— настаивает Макконе. Но любой созданный магнетизмом в лаборатории туннель обладает столь большими размерами, что лишь малая его часть помещается в ней. По расчетам Макконе, если туннель образовать магнитным полем в несколько тесла (уже сотни тысяч «земных» полей), то радиус искривления пространства будет раз в семьдесят больше расстояния от Земли до Сириуса — самой яркой звезды на небе (это около девяти световых лет). Чтобы создать кривизну в метр — тогда туннель полностью «влезет» в лабораторию,— необходимо поле в миллиарды миллиардов тесла.

Макконе отмечает, что на Земле нет таких полей, но на поверхности нейтронных звезд — очень плотных остатков от Сверхновых — поле может приближаться к миллиарду тесла, и там могут случайно возникать туннели. Если же мечтать о создании туннеля на Земле, то, по оценкам Макконе, надо изготовить трехкилометровый магнит!

Но как — в любом случае — обнаружить столь ничтожный гравитационный эффект? Итальянский теоретик уверен, что магнитная гравитация сможет влиять на световой пучок. «Проходя сквозь катушку, световой луч будет слегка замедлять свое движение, если там не вакуум, а появилось гравитационное поле».

На первом этапе Макконе хочет подтвердить, что есть собственно магнитная гравитация, а значит, существуют и «туннельные» решения уравнений Эйнштейна. Следующий шаг — доказать, что магнитное поле может «скрутить» пространство до туннеля,— гораздо более сложен, это основной аргумент противников Макконе. «Если Макконе считает, что это возможно, я буду лишь счастлив, когда его мечты осуществятся, но пока у меня есть серьезные сомнения»,— говорит Джон Крамер из Вашингтонского государственного университета.

Любители точности и знатоки архивов припоминают, что способ создания туннеля был предложен уже тридцать лет назад Робертом Герохом из Принстона. Он нашел механизм плавного искривления пространства в туннель, но плата оказалась слишком велика: теперь уже и само время искривлялось так сильно, что туннель действовал как машина времени, перенося предметы в прошлое, к моменту начала его создания. Сперва эта «машина времени» вызвала резкое неприятие у ученых, но при более близком рассмотрении оказалось, что она никак не противоречит обшей теории относительности. И сейчас, после работ Макконе, проблема вновь попала в фокус интересов физического сообщества.

Даже если вам посчастливилось создать туннель, предстоит его поддерживать в открытом состоянии. Пространство там скручено так неестественно, что оно схлопнется в мгновение ока, если не принимать специальных мер. Торн и Моррис еще в 1988 году писали, что для стабильности их проходимых туннелей необходима «экзотическая материя», которая будет поддерживать стену туннелей от схлопывания... отрицательной гравитацией.

Нет-нет, ученых не «вынесло» за пределы научной территории. Сама по себе отрицательная гравитация — вовсе не какой-то фантом. По общей теории относительности, в гравитацию тела вносят вклад два «участника». Первый — это плотность энергии, то есть количество энергии, содержащееся в единице объема. Она равна произведению плотности вещества на квадрат скорости света и всегда положительна. Второй определяется давлением со стороны окружающей материи, а вот оно уже может быть как положительным, так и отрицательным.

Обычно влияние этого давления пренебрежимо мало по сравнению с количеством энергии, заключенной в веществе. Но Торн и Моррис полагают, что есть вид материи со значительным отрицательным давлением. В нем должно существовать большое напряжение, как в струне- Отрицательное давление может быть так велико, что будет превышать плотность энергии вещества. А это способно изменить знак кривизны пространства и сделать гравитацию отталкивающей.

Конечно, сказанное звучит диковато, но многие относятся к такой необычной гравитации вполне благосклонно еще и потому, что ее существование может объяснить развитие Вселенной. В соответствии с инфляционным сценарием Большого взрыва Вселенная мгновенно раздувается, и причина этого раздувания во многом еще нс ясна. Так вот, сю может быть пресловутая отрицательная гравитация.

Инфляция, в свою очередь, может дать средство для поддержания открытыми микротуннелей, возникших в первые мгновения после Большого взрыва. А именно — породить петли космических струн, одномерных дефектов в пространстве-времени, в которых условия первых мгновений сохраняются с течением времени. Матт Виссер из университета в Сент-Луисе (США) считает, что естественные макроскопические туннели могут возникнуть из начальных квантовых микротуннелей, только если их стабильность будут поддерживать петли космических струн. А вот если пытаться создавать искусственные туннели в лаборатории, то, по его мнению, надо сперва отыскать или сотворить то самое экзотическое вещество, которое сможет поддерживать их открытыми. Проблема только в том, что никто не знает, как его создавать и есть ли оно где-либо во Вселенной.

Однако Махконе подчеркивает, что для его магнитных туннелей никакого экзотического вещества не требуется, они сами поддерживают себя в открытом состоянии и нс подчиняются правилам Торна-Морриса о необходимости отрицательного давления. При этом он честно признается, что не понимает полностью этого эффекта, но тот тем не менее существует. С этим соглашается и Виссер: решения Леви-Чивиты не требуют экзотического вещества. Он сомневается по другому поводу: «По-моему, это совсем не туннели, а замкнутые сферические миры — через них никуда нельзя попасть, в них можно лишь находиться».