Олег Фейгин - Квантовые миры Стивена Хокинга

Сегодня считается установленным, что течение времени зависит от скорости перемещения тел, характера их движения и структуры окружающего пространства. На очереди построения реальных, с точки зрения современной физики, схем перемещения во времени. Какова же здесь может быть роль квантовой физики?

С помощью квантовой теории можно решить много трудных вопросов строения Т-агрегатов. Можно сконструировать «вход» и «выход» машины времени, а также канал межвременного перехода, при этом можно радикально «развязать» все петли времени, применив многомировую интерпретацию квантовой механики. «Хрононавт», путешествуя во времени, никогда не сможет внести каких-либо изменений в исходную реальность, поскольку он всегда будет находиться в иных мирах.

При этом вообще можно представить занятную ситуацию, когда независимые миры выстраиваются во временную последовательность, где каждый из них в своем развитии абсолютно копирует ушедших в будущее соседей. Вот в таком многомирье можно было бы путешествовать и в прошлое и в будущее, не опасаясь каких-либо петель времени и наблюдая при этом неискаженную реальность истории собственного мира.

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.

На главный вопрос квантовой хронофизики (если временные парадоксы могут быть успешно разрешены, сами по себе путешествия во времени возможны или нет?) Хокинг давал следующий ироничный ответ: «Лучшим доказательством невозможности таких путешествий является факт, что нас до сих пор не навещают толпы подобных визитеров из будущего».

Но профессор Торн, будучи горячим сторонником теории Мультиверса, отвечал своему коллеге следующим образом: путешествия во времени вполне могут быть самым обычным делом во Вселенной. Но это вовсе не значит, будто на нас должны валиться «толпы визитеров». Петли времени вряд ли являются частым явлением в космосе, а у внеземных цивилизаций могут быть свои, куда более важные приоритеты, кроме посещения нашего забытого провинциального уголка Млечного Пути. А кроме того, они давно уже могли побывать на одной из бесчисленных копий Земли и встретиться там с землянами — только не с нами, а с нашими копиями.

Продолжая свои исследования квантовой физики времени, Хокинг пришел к новым вопросам, каждый из которых порождал бурные споры на кафедральных и факультетских семинарах.

Почему в нашем мире не два, не три, а только одно время? Почему оно одномерно? Почему у пространства три измерения — длина, ширина, высота, а у времени всего лишь одно — длительность? Может ли быть так, что размерность пространства-времени в иных мирах кардинально отличается от нашей Вселенной? Как выглядят многомерные миры и можно ли их увидеть в принципе? А может, наш мир тоже многовременной, только мы этого не замечаем — родившись в чудовищном катаклизме Большого взрыва, он вместе со всеми скрытыми измерениями движется вдоль одной временной траектории, по которой мы отсчитываем время? Но если это так, то можно ли «активировать» скрытые возможности времени и пустить окружающую реальность по новым временным путям, и что при этом произойдет? Возможно, это будет связано с поглощением и выделением таких огромных количеств энергии, что будет сравнимо с космологическим коллапсом — Большим хлопком или Большим разрывом, ожидающим, по некоторым сценариям, нашу Вселенную?

Чем больше Хокинг погружался в тайны удивительного четвертого измерения нашей реальности, тем больше у него возникало вопросов, и тем сложнее они становились. Правда, время — настолько глубинная, фундаментальная особенность окружающего нас Мира, что всякая попытка хотя бы немного выйти за пределы уже известных его свойств неминуемо выводит в новую реальность совершенно фантастических явлений.

Точно сказать, что такое время, очень непросто. С точки зрения философии это — самая общая характеристика любых происходящих вокруг изменений. В этом его суть и смысл; в абсолютно неизменном мире времени нет. С точки зрения математики время — всего лишь параметр, нумерующий последовательности следующих друг за другом событий. Однако в обоих случаях возникает вопрос — почему все последовательности многообразных событий определяются только одной укладывающейся на линию величиной? Почему не может быть, например, плоскости с двумя временными или объема с тремя?

Можно было начать построение сказочной реальности с несколькими временами с простейших построений — было четыре мировых оси — три пространственных, одна временная, теперь стало больше. С точки зрения математики тут нет проблем, но как при этом изменятся физические свойства мира?

Если мы хотим реально говорить о возможности путешествий во времени, а тем более о Т-аппаратах, преобразующих время, то, конечно, необходимы эксперименты, которые бы позволили отыскать признаки существования квантов времени. Некоторые расчеты показывают, дискретность времени должна проявиться в экспериментах с микрочастицами, разогнанными до энергий в десятки миллиардов джоулей. Это очень большая величина, сравнимая с энергонасыщеностью всей современной промышленности, и даже самые мощные ускорители, которые планируется построить в ближайшее время, вряд ли смогут обеспечить хотя бы мизерную долю требуемой энергии. По всей вероятности, для проведения подобных экспериментов понадобятся принципиально новые источники энергии, иначе подобный ускоритель очень быстро истощит все планетарные ресурсы нашей цивилизации.

Чтобы обойти трудности, возникающие при фейнмановском суммировании всех возможных волн, обусловливающих результирующую траекторию частиц, Хокинг придумал математический прием, который состоит в том, что «складываются волны, образующие те истории (траектории) частиц, которые происходят не в ощущаемом нами реальном (действительном) времени, а в так называемом мнимом. «Мнимое время, — писал он, — звучит, возможно, научно-фантастически, но на самом деле это строго определенное научное понятие».

Хокинг указывал на то, что данный термин не имеет никаких вненаучных коннотаций, а основан только на понятии мнимых чисел, операции с которыми давно стали предметом соответствующего раздела алгебры. Таким образом, Хокинг показал, что, перейдя к мнимым единицам времени, можно во-первых, корректно выполнить фейнмановское суммирование по траекториям, а во-вторых, обнаружить в пространстве-времени совершенно новые и необычные для стандартной теории происхождения Вселенной изменения понятий, — в таком мире «совершенно исчезает различие между пространством и временем», — констатировал он.