Майкл Уайт - Стивен Хокинг. Жизнь среди звезд

Классическая версия парадокса сводится к тому, что путешественник во времени, вернувшись в прошлое, случайно убивает собственного дедушку до рождения своего отца. Тогда путешественник тоже не мог бы родиться, а значит, его дедушка остался в живых, а следовательно, и сам он все-таки существует – и так далее.

Физикам в целом трудно иметь дело с людьми, по крайней мере, в качестве объектов экспериментов, но Новиков и Торн решили эту задачу в терминах, понятных любому физику (на возможность такой вариации на тему «парадокса убитого дедушки» Торна натолкнуло письмо от Джозефа Полчински из Техасского университета в Остине). Представьте себе кротовую нору, изогнутую так, что два ее конца находятся рядом в пространстве, но в разное время. Одно устье на несколько секунд отстает от другого. Теперь закатим во второе устье бильярдный шар. Шар выкатится из первого устья на несколько секунд раньше , чем попадет во второе устье. Это само по себе замечательный фокус, но если как следует натренироваться закатывать шар во второе устье по разным траекториям, получится еще интереснее. Рассчитайте траекторию шара так, что когда он выкатится из первого устья, то столкнется с той версией самого себя, которая еще катится ко второму устью, и собьет сам себя с пути. Тогда шар не попадет в петлю времени, а значит, не собьет сам себя с пути и попадет во временной туннель – и так далее.

Значение этой задачки в том, что на самом деле речь в ней идет о свободе воли и детерминизме и о том, «знает» ли Вселенная заранее исход научного эксперимента. В сущности, вопрос задачи в том, как устроено время как таковое.

Одно решение этой задачи наверняка знакомо вам по научной фантастике и поддерживается некоторыми интерпретациями квантовой теории. Оно состоит в том, что бок о бок, в каком-то смысле в многомерном пространстве-времени, существует много (возможно, бесконечно много) разных параллельных реальностей. Согласно этой картине, убитый дедушка убит в соседней вселенной (или вселенной в трех кварталах от нашей), и хотя в той реальности у него нет детей, в первой реальности первоначальный дедушка (с точки зрения путешественника во времени) остается в живых, у него рождается сын, который вырастает и становится отцом нашего путешественника. Именно такой сценарий путешествия во времени отражен в кинотрилогии «Назад в будущее». В первом фильме Марти не изменил прошлое, чтобы сделать отца известным писателем – сам Марти, как становится ясно во второй части, каким-то образом попал в параллельную реальность, и в этой реальности его отец изначально был известным писателем (разумеется, тогда в «новой» реальности должно было быть два Марти, но даже Стивен Спилберг иногда что-то упускает!). Кроме того, у подобного подхода есть семейное сходство с суммой историй в квантовой механике, о которой мы говорили в главе 10, [138]хотя здесь разные реальности обретают «равные права» и не усредняются.

Другое решение «парадокса убитого дедушки» иногда называют подходом согласующихся историй: даже если люди (или частицы) могут путешествовать во времени, любые их действия должны полностью согласовываться с законами физики. Поэтому нельзя вернуться в прошлое и убить дедушку, пока он еще маленький: в истории уже прописано, что убийства не было. Попытаться вы, конечно, можете, если совесть позволит, но (как уже весьма занимательно проиллюстрировали некоторые фантасты) даже если вы попытаетесь, вам что-то обязательно помешает.

В своей недавней книге [139]Хокинг разбирает оба варианта, а также предлагает изящное объяснение тому, почему до сих пор у нас не было гостей из будущего. Конечно, на разработку технической стороны путешествия во времени может уйти не одна тысяча лет, но, казалось бы, если какая-то цивилизация создаст машину времени, перед ней откроется все прошлое – и она сразу примется его исследовать. Однако это не обязательно так. Отсутствие в нашем времени гостей из прошлого, вероятно, объясняется тем, что машина времени откроет для исследований все будущее, а в прошлое можно будет возвращаться лишь до того момента, когда машина времени была запущена впервые. Они не смогут вернуться в более раннее прошлое, потому что тогда машины времени еще не существовало!

Однако гипотеза о защищенности хронологии, вероятно, сделает ненужными подобные логические выкладки – при условии, что ее следствия таковы, как полагает Хокинг.

Дело в том, что любая машина времени – это не просто машина времени, а еще и дубликатор вещества. В опыте с биллиардным шаром, который пускают по петле времени, есть небольшой промежуток – в нашем случае несколько секунд, но он может быть каким угодно – когда в одном и том же настоящем существует две копии шара. Вещество второй версии шара соответствует существенному количеству энергии (вспомним эйнштейновское E = mc 2 ), а человек, не говоря уже о звездолете, соответствует куда большему количеству энергии. Потребность в энергии тоже служит ограничением для создания машины времени на практике: чтобы переправить что-то через машину, понадобится огромное количество дополнительной энергии – столько, сколько нужно, чтобы создать дубликат перемещаемого предмета, хотя для цивилизации, способной манипулировать с космическими струнами, это, пожалуй, не так уж и трудно.

На аргумент о «ксерокопировальном» свойстве машины времени отчасти опирались и те, кто пытался доказать, что кротовых нор во времени не существует. Рассуждали они так: если бы такая кротовая нора существовала, луч света (или хотя бы несколько фотонов – частиц света), запущенный в одно устье, бегал бы по кругу в петле времени и каждый раз удваивался, а в результате возник бы бесконечно огромный заряд энергии, который уничтожил бы машину времени. Торн убедил себя (и других исследователей путешествий во времени), что такого быть не может: луч света каждый раз выходил бы из устья кротовой норы расфокусированным и рассеивался бы по всей Вселенной. Во второе устье, то есть в петлю времени, попадала бы лишь крошечная его часть.

Но есть и другая разновидность излучения, которую нужно принимать во внимание: эквивалент кротовой норы для излучения Хокинга – излучения черной дыры. Как мы знаем из главы 9, принцип квантовой неопределенности допускает флуктуации вакуума – возникновение короткоживущих частиц из ничего; в областях с очень большой гравитацией, например, в окрестностях кротовой норы, эти частицы могут из виртуальных становиться реальными. Очевидно, это нужно принимать во внимание при любом серьезном разговоре о машинах времени. Однако уравнения, описывающие условия, при которых квантовые флуктуации порождают лавину фотонов, а те складываются в луч, который попадает в кротовую нору, циркулирует по ней и набирает силу, чудовищно сложны, и Торн и его коллега Сун-вон Ким разбирались в этой задаче почти весь 1990 год.