Олег Фейгин - Квантовые миры Стивена Хокинга

Это, конечно, еще далеко не обратный поток времени, однако, если существуют антимиры, то и макроскопические процессы в них будут происходить «обратным образом». Вообще же говоря, подобная операция обращения времени носит название темпоральной инверсии (Т-инверсии, или обращения времени). Таким образом, действие Т-инверсии на состояние с определенным импульсом и энергией дает исходное состояние с начальными параметрами и координатами. Это объясняется тем, что после обращения времени следует пространственная инверсия (Р-инверсия, или пространственное обращение), изменяющая знаки у пространственных переменных и возвращающая микросистему в исходное состояние.

А вот как сам Фейнман авторским образом применял концепцию темпоральных инверсий ко вполне обычному процессу рассеяния электрона в веществе: «Обычным способом такой процесс может быть описан следующим образом… В некоторый момент t < t (1) имеется только начальный электрон. В момент t (1) внешний потенциал рождает электрон-позитронную пару. В момент t (2) > t (1) позитрон аннигилирует с начальным электроном, так что при t > t (2) остается только рассеянный электрон…». Далее Фейнман продолжал анализировать рассеяние электрона и выдвинул новую версию рассеяния: «…Вместо такого рассуждения мы хотим обобщить идею рассеяния и считать, что электрон рассеивается назад во времени от t (2) к t (1). Поэтому обычный позитрон проявляется как электрон, движущийся во времени вспять…» В заключение Фейнман делает вывод: «Эти два случая соответствуют частицам и античастицам».

Приведенный отрывок из работы Фейнмана конца 50-х годов прошлого века со всей определенностью свидетельствует, что знаменитый физик считал античастицы частицами, движущимися из будущего в наше настоящее и дальше в прошлое. Хокинг и Уилер, развивая идеи Фейнмана, считали, что подобная «антитемпоральная» природа античастиц позволяет успешно объяснить космологический парадокс видимого отсутствия антиматерии в доступных наблюдению частях Метагалактики. Согласно теории относительности, массивные тела искривляют пространство, и время искривляется. Это явление известно нам, как всемирное притяжение. Но вместе с искривлением пространства-времени могут искривляться и все мировые линии, становясь замкнутыми. Двигаясь по таким замкнутым линиям, объект из будущего неминуемо встретится с самим собой в прошлом и сможет повлиять на уже прошедшие события.

Существование в природе замкнутых мировых линий в свое время исследовал немецкий математик Курт Гедель. Замкнутые мировые линии, известные в научно-популярной и фантастической литературе как «петли времени», появляются в окрестности массивных черных дыр. Так, Хокинг и Торн показали возможность образования петель времени в туннелях, связывающих коллапсары. Затем к творческому коллективу Хокинга и Торна присоединился видный британский космолог Ричард Готт. Вместе им удалось на основе струнной теории доказать, что прохождение таких струн сквозь друг друга должно порождать петли времени. Убедившись, что петли времени не противоречат теории относительности, физики попробовали избавиться от логических парадоксов путем ввода некоего глобального принципа, исключающего вмешательство в собственное прошлое.

Более радикальное объяснение невозможности темпоральных парадоксов предложил сам Хокинг. Используя сочетание теории гравитации с квантовой механикой, описывающей движение элементарных частиц, он показал, что квантовые эффекты должны вызвать разрушение тех петель времени, которые предсказываются уравнениями Эйнштейна. Поэтому теория замкнутых мировых линий должна обязательно учитывать квантовые эффекты.

Мы уже рассказывали про кипение физического вакуума, именно на этом самом элементарном уровне пространства-времени квантовая физика указывает на возможность возникновения петель времени. По квантовой теории пространство-время здесь имеет «пенистую» структуру, включающую множество микроскопических замкнутых мировых линий. Впрочем, это не единственный космологический парадокс, ответы на который дает физика времени.

Подавляющая часть звезд и галактик находится от нас на расстоянии, с которого свет придет только через несколько миллиардов лет. За прошедшие десяток или больше миллиардов лет с момента вспышки первой звезды в нашей Вселенной их свет еще не успел достичь нашей планеты. Эти звезды находятся как бы за «берегом реки нашего времени». Те звезды, свет которых успел прийти в Солнечную систему, по расчетам астрономов, составляют лишь незначительную часть всех существующих звездных объектов. Именно поэтому яркость их света ничтожно мала, и ночью на окраине нашей Галактики — Млечного Пути — бывает темно. Так физика времени со своей точки зрения разрешила еще один знаменитый парадокс Ольберса, названный так по имени немецкого астронома позапрошлого века, сформулировавшего его.

Ответом на риторические вопросы Хокинга о сути квантового времени может служить вся история развития современной теоретической и квантовой физики, наглядно показывающая, что известные законы, по-видимому, не противоречат принципиальной возможности создания машины времени, позволяющей путешествовать в прошлое и будущее. Существуют даже многовариантные схемы конструкции подобного Т-агрегата. При этом общим здесь является необходимость предварительного создания в общем-то фантастических конструкций, сжимающих и скручивающих окружающее нас пространство. Подобные трудновообразимые «фокусы» с привычным нам окружением физики и математики называют «сложной топологией евклидового многообразия» или «изменением топологии трехмерного континуума». Интуитивно смысл этих загадочных фраз понятен, топология — это наука о геометрии пространств с различной размерностью, а многообразие и континуум — это все то же окружающее нас пространство.

Естественно, любая теория перемещения во времени пока еще является лишь голой теорией или чистой научной спекуляцией. Чаще всего, когда речь заходит о зримом образе времени, школьные учителя и университетские профессора, следуя классической теории, рисуют на доске стрелку и говорят, что существует лишь одно временное измерение, составляющее единственное одномерное временное пространство.

В соответствии с этой точкой зрения изменение событий прошлого автоматически меняет образ настоящего. При этом возникают любопытные парадоксы «временных петель». К примеру, что случится, если вы перенесетесь в прошлое и предотвратите встречу своих родителей? Популярный фантастический фильм «Назад в будущее» утверждает, что вы просто прекратите свое существование, навсегда исчезнув из реальности настоящего.