Знание-сила, 2001 №10 (892)

Более реалистические модели появились в недавнее время в космологии. Кип Торн показал, что ЗМЛ может быть образована туннелем, соединяющим две достаточно близкие черные дыры, а Ричард Готт, развивая так называемую теорию струн (согласно которой все микрочастицы образованы замкнутыми в петли крохотными струнами, находящимися под чудовищным натяжением в сотни миллионов тонн), доказал, что прохождение таких струн сквозь друг друга тоже способно породить ЗМЛ. К сожалению, пока неизвестно даже, существуют ли такие струны в природе. Но все это не меняет того факта, что в принципе ЗМЛ могут существовать, не нарушая известных нам физических теорий, и этот факт вынуждает заново присмотреться к тем парадоксам, которые как будто возникают при движении по таким замкнутым мировым линиям.

Убедившись, что ЗМЛ не противоречат обшей теории относительности, некоторые физики пробовали избавиться от упомянутых парадоксов путем постулирования неизвестного нам механизма природы, который «не позволяет» девочке Соне помешать браку своих предков и тем самым – своему собственному рождению. Существуют, говорят они, два ограничения наших действий. Первое из них – локальное: мы сможем осуществить лишь такие физические процессы, которые не нарушают физических законов в нашем непосредственном окружении. Иными словами, локально нас ограничивают только физические законы. Поэтому, совершая такие локальные действия, мы можем совершенно не заботиться о том, как они связаны со всей остальной Вселенной. Мы, например, можем зажечь спичку, если захотим, – хотя вполне вероятно, что положение всех частиц во Вселенной в данный момент таково, что, проследи мы до мельчайших деталей все их взаимодействия, мы убедились бы, что они должны привести к немедленному угасанию этой спички. «Должны привести» – но не приводят, потому что все эти частицы, вся эта Вселенная слишком далеки от нас, чтобы реально подействовать на нашу спичку.

Но существует и второе ограничение, налагаемое на наши действия, – повсеместное. Если какое-то физическое событие может реально затронуть структуру окружающего мира, например, нарушить в нем последовательность причин и следствий, то тут уж вступает в силу «принцип совместимости», обнаруженный Джоном Фридманом и гласящий, что даже локально можно осуществить лишь такие физические явления, которые «совместимы» не только с физическими законами, но и с глобальной структурой всей Вселенной. И вот, говорят пессимисты, этот-то принцип совместимости, видимо, покоится на некоем еще неизвестном физическом механизме, который в конечном счете помешает любой Соне что-либо изменить в прошлом. Заметим, кстати, что это ограничение не распространяется на парадокс с писателем: в этом случае никакой угрозы причинам и следствиям не возникает – перед нами просто «слава на дармовщинку», без затраты реального труда (если не считать трудом работу по переписыванию своих же собственных сочинений).

Более радикальное объяснение невозможности парадоксов предложил Стивен Хокинг. Используя сочетание теории гравитации с квантовой механикой, описывающей движение элементарных частиц, он показал, что квантовые эффекты должны вызвать разрушение тех ЗМЛ, которые предсказываются уравнениями Эйнштейна. Но и этот вывод получен при определенных – упрощающих ситуацию – предложениях. Поэтому единственное, что из него следует, – это то, что теория ЗМЛ должна, по всей видимости, учитывать квантовые эффекты: оставаясь в рамках классической физики, решить вопрос об их существовании или несуществовании, судя по всему, невозможно. А такое заключение немедленно приводит нас к вопросу о том, как выглядит наша проблема в свете квантовой физики.

Выглядит она многообещающе. Во-первых, некоторые выводы из квантовой физики указывают на возможность и даже неизбежность возникновения ЗМЛ на самом элементарном уровне пространства-времени: согласно этим выводам, оно здесь имеет «пенистую» структуру, включающую множество микроскопических замкнутых мировых линий. Во-вторых, сам статистический характер квантовой физики (которая заменяет однозначное предсказание поведения частиц предсказанием их вероятного поведения) открывает совершенно новый путь к преодолению парадоксов временных путешествий. Это можно понять на любом примере. Вот, скажем, квантовая механика предсказывает, что данная частица имеет такую-то вероятность распасться на несколько других – например, для свободного нейтрона среднее время такого распада составляет 20 минут. Что это значит? Это значит, что один нейтрон распадется немедленно, другой – через 5 минут, третий – через 30 и так далее; в среднем время жизни составит как раз 20 минут. Но ведь все нейтроны одинаковы, почему же они ведут себя по-разному?

Квантовая физика отвечает, что это связано с врожденной «статистичностью» поведения элементарных частиц. Именно эта статистичность не позволяет однозначно предсказать, когда именно распадется тот пли иной нейтрон, – можно указать лишь вероя тность распада для каждого. Этот вывод трудно переварить, и, например, великий Эйнштейн так до конца жизни и не хотел признать, что «Господь Бог просто играет в кости». Вместе со многими другими он пытался найти наглядное объяснение этой загадочной статистичности. Но удалось это сделать только в 1957 году, когда американский физик Хью Эверетг- третий (именно так пишется его фамилия: Эверетт-третий) предложил теорию «множественных вселенных».

Согласно этой теории, существует не одна, а сразу множество вселенных, в каждой из которых имеется тот же набор элементарных частиц, что и в нашей (это означает, конечно, что в них находится тот же набор и всех прочих материальных тел). Если мы наблюдаем за распадом какого-то нейтрона и видим, что этот распад произошел, скажем, через 5 минут, то это верно только для данной вселенной. В другой, «параллельной» вселенной копия того же нейтрона распадется через 10 минут, а в третьей – через 30 и так далее. Иными словами, вероятность распада – это всего лишь количество вселенных, в которых копия данного нейтрона распадается через данное (одно и тоже) время; сами же нейтроны ведут себя вполне однозначно и никакой статистичностью не обладают. По отношению к мультивселенной (то есть совокупности всех вселенных-копий) квантовая физика дает такие же однозначные предсказания, как и классическая.

Нельзя сказать, что теория Эверетта принята всеми физиками. Она все еще остается гипотезой. Для тех квантовых расчетов, которыми пользуются физики при описании своих экспериментов с частицами и при создании приборов и устройств, использующих эти частицы (вплоть до атомных бомб), совершенно несущественно, верна теория Эверетта или нет, она попросту не нужна. Но вот в области квантовой гравитации (той самой, которой занимается, например, упомянутый выше Хокинг) она существенна, и тут многие физики считают ее верной. А для решения парадоксов путешествий во времени она – настоящая находка. С ее помощью эти парадоксы можно описать так, что они вообше перестают быть парадоксами. Вернемся, например, к нашей вредной Соне. Она отправляется по своей мировой линии вспять на свидание с дедушкой. Точка их встречи, по Эверетту, представляет собой весьма особую точку мультивселенной – здесь сходится сразу много вселенных-копий. В зависимости от того, какое действие произведет Соня в прошлом, она и все ее окружающее оказываются в той или иной из этих копий. Но прошлое и будущее в каждой из этих копий будет различным.