З подорожжю в часі тісно пов'язана здатність швидко переміщатися з однієї точки простору в іншу. Як я говорив раніше, Ейнштейн показав, що для розгону космічного корабля до швидкості світла буде потрібно нескінченно потужна реактивна тяга. Так що єдиний спосіб переміститися з однієї частини Галактики в іншу за розумний період часу - можливість згорнути простір-час таким чином, щоб вийшла невелика труба, або «Кротова нора». Вона може зв'язати дві частини Галактики і діяти як найкоротший шлях між ними; ви зможете злітати туди і назад і ще застати в живих всіх ваших друзів. Такі «кротові нори» всерйоз розглядалися як можливість, доступна цивілізації майбутнього. Якщо вам вдасться переміститися з однієї частини Галактики в іншу за пару тижнів, то і повернутися ви можете через іншу «нору» - при цьому раніше, ніж вирушили в дорогу. Також ніщо не завадить вам подорожувати вперед і повертатися в минуле через одну «Кротова нору», якщо обидва її кінця рухаються відносно один одного.
Можна сказати, що для створення «кротові нори» необхідно зігнути простір-час в сторону, зворотну тій, в яку викривляє її звичайна матерія. Звичайна матерія викривляє простір-час на себе, як поверхня Землі. Але для створення «кротові нори» потрібно матерія, яка викривляє простір-час у зворотний бік, як поверхня сідла. Те ж саме справедливо для будь-якого іншого викривлення простору-часу, щоб подорожувати в минуле, якщо тільки Всесвіт не виникла настільки викривленої, що в ній вже є можливості подорожі в часі. Тільки в такому випадку буде потрібно матерія з негативною масою і негативною щільністю енергії.
Енергія - як гроші. Якщо у вас в банку позитивний баланс, ви можете користуватися грошима яким завгодно чином. Однак згідно класичним законам, які до недавнього часу вважалися непорушними, при використанні енергії овердрафт не допускається.
Класичні закони виключають для нас можливість викривити Всесвіт так, щоб з'явилася можливість подорожей у часі. Але класичні закони спростовує квантова теорія - друга після загальної теорії відносності велика інтелектуальна революція в наших уявленнях про Всесвіт. Квантова теорія більш гнучка і дозволяє в деяких випадках допустити овердрафт. Однак банк повинен надати нам таку люб'язність. Іншими словами, квантова теорія допускає наявність в деяких місцях негативною щільності енергії, якщо забезпечити позитивну щільність в інших.
Квантова теорія допускає негативну щільність енергії, оскільки заснована на принципі невизначеності. А він стверджує, що деякі характеристики, наприклад положення і швидкість частинки, не можуть одночасно мати точно виміряні значення. Чим точніше визначається положення частинки, тим вище невизначеність щодо її швидкості і навпаки. Принцип невизначеності застосовується також до полів - наприклад, до електромагнітного або гравітаційного поля. Він стверджує, що ці поля не можуть мати нульове значення навіть там, де, як нам здається, порожній простір. Справа в тому, що якщо їх значення будуть дорівнюють нулю, то це означає, що вони повинні мати чітко визначене становище, рівне нулю, і чітко визначену швидкість, рівну нулю. А це суперечить принципу невизначеності. Значить, поля повинні мати деяку мінімальну флуктуації. Можна уявити так звані флуктуації вакууму у вигляді пар частинок і античастинок, які раптово виникають, роз'єднуються, потім зливаються знову і анігілюють, взаімоунічтожаясь.
Такі пари частинок - античастинок вважаються віртуальними, тому що їх неможливо безпосередньо зафіксувати за допомогою детектора частинок. Але непрямий ефект спостерігати можна. Для цього використовується так званий ефект Казимира. Спробуйте уявити дві паралельні металеві пластини, що знаходяться на невеликій відстані одна від одної. Пластини працюють як дзеркала для віртуальних частинок і античастинок. Це означає, що простір між пластинами виглядає як органна труба, тільки вона пропускає світлові хвилі певної резонансної частоти. В результаті з'ясується, що між пластинами відбувається деяка кількість квантових флуктуацій, відмінне від того, що відбувається за ними, там, де ці флуктуації можуть мати будь-яку довжину хвилі. Різниця в кількості віртуальних частинок між пластинами і зовні означає, що з одного боку пластини відчувають сильніший тиск, ніж з іншого. Виникає невелика сила, яка наближає пластини один до одного. Цю силу можна виміряти експериментально. Так що віртуальні частинки існують в реальності і виробляють реальний ефект.
Оскільки між пластинами менше віртуальних частинок, або квантових флуктуацій у вакуумі, то і щільність енергії тут нижче, ніж в навколишньому просторі. Але щільність енергії порожнього простору на великій відстані від пластин повинна дорівнювати нулю. Інакше простір-час виявиться викривленим і Всесвіт - не зовсім плоскою. Значить, щільність енергії в області між пластинами повинна бути негативною.
Експериментально доведене відхилення світла свідчить про те, що простір-час викривлене, а ефект Казимира підтверджує, що викривлення може мати від'ємне значення. І може здатися, що в міру розвитку науки і технологій ми зуміємо створювати «кротові нори» або викривляти простір і час якимось іншим чином, щоб отримати можливість подорожувати в минуле. Але в такому разі неминуче виникає цілий ряд питань і проблем.
Наприклад: якщо в майбутньому стануть можливі подорожі в часі, чому до цих пір ніхто не повернувся до нас з майбутнього і не розповів, як це зробити.
Навіть якщо є вагомі підстави тримати нас в невіданні, людині за своєю природою важко повірити, що ніхто не захоче з'явитися і розкрити нам, бідним відсталим селянам, таємницю подорожі в часі. Зрозуміло, дехто стверджує, що нас уже відвідують гості з майбутнього - вони прилітають на НЛО, а уряду залучені в гігантський змову з приховування цих фактів, щоб самим користуватися науковими знаннями, які несуть з собою гості. Можу сказати лише одне: якщо уряди щось і приховують, то вони все одно не в змозі скористатися корисною інформацією, отриманою від інопланетян. Я дуже скептично ставлюся до «теорії змов» і вважаю більш правдоподібною «теорію лажі». Повідомлення про НЛО не можуть бути пов'язані виключно з інопланетянами, бо вони суперечать одна одній. Але якщо визнати, що деякі з цих спостережень - просто помилки або галюцинації, чи не логічніше допустити, що вони і є такими, ніж повірити, що нас відвідують гості з майбутнього або з іншої частини Галактики? Якщо ці гості дійсно хочуть колонізувати Землю або попередити нас про якусь небезпеку, то діють вони вкрай неефективно.
Є спосіб примирити ідею подорожі в часі з тим фактом, що ми ніколи не зустрічалися з гостями з майбутнього. Можна сказати, що такі подорожі стануть можливими тільки в майбутньому. Простір-час нашого минулого фіксоване, тому що ми спостерігали його і бачили, що воно недостатньо викривлене для того, щоб ми мали можливість відправитися назад в часі. А майбутнє - відкрите, тому коли-небудь ми навчимося викривляти простір-час і отримаємо можливість подорожей у часі. Але оскільки викривляти простір-час ми зможемо лише в майбутньому, то не зможемо повертатися з нього в наше сьогодення або ще раніше.
Така картинка може цілком пояснити, чому ми не відчуваємо напливу туристів з майбутнього. Але вона все одно залишає місце для безлічі парадоксів. Припустимо, з'явилася можливість здійснити політ на космічному кораблі і повернутися до початку польоту. Що вам завадить підірвати ракету на стартовому майданчику і тим самим виключити для себе можливість такого польоту? Є й інші не менш парадоксальні версії: наприклад, повернутися в минуле і вбити своїх батьків до того, як ви з'явилися на світ. Цьому є два можливих рішення.
Одне я б назвав узгоджено-історичним підходом. В цьому випадку можна знайти узгоджене рішення фізичних рівнянь - навіть при тому, що простір-час викривлене настільки, що є можливість подорожі в минуле. З цієї точки зору, ви не можете підготувати ракету для подорожі в минуле, якщо ви в нього не повернулися і не змогли підірвати стартовий майданчик. Це - послідовна картинка, але вона говорить про те, що ми повністю детерміновані: ми не в змозі змінити свої думки. Це надто для свободи волі.
Інше рішення я називаю альтернативно-історичним підходом. Його відстоював фізик Девід Дойч, і його, ймовірно, мали на увазі творці фільму «Назад в майбутнє». При такому підході в одній альтернативної історії не буде ніякого повернення з майбутнього до старту ракети і, відповідно, не буде і можливості її підірвати. Але коли мандрівник повертається з майбутнього, він потрапляє в іншу альтернативну історію. У ній людська раса докладає неймовірних зусиль, щоб побудувати космічний корабель, але перед стартом з іншої частини Галактики з'являється схожий корабель і знищує побудований.
Девід Дойч вважає за краще альтернативно-історичний підхід концепції множинності історій, яку висунув фізик Річард Фейнман. Його ідея полягає в тому, що, згідно з квантової теорії, у Всесвіті немає унікальною і єдиною історії.
У Всесвіті існують всі можливі історії, кожна - зі своєю часткою ймовірності.
Повинна бути можливість існування історії, в якій на Близькому Сході - стійкий мир, але ймовірність такої історії, швидше за все, невелика.
У деяких історіях простір-час викривлене настільки, що такі об'єкти, як ракети, зможуть повертатися в своє минуле. Але кожна історія - цілісна і самодостатня, що описує не тільки викривлене простір-час, а й всі об'єкти, в ньому знаходяться. Тому ракета, повертаючись, не може потрапити в іншу альтернативну історію. Вона залишається в тій же історії, яка повинна бути самоузгодженої. І я, на відміну від Дойча, вважаю, що ідея множинності історій працює швидше на користь узгоджено-історичного, ніж альтернативно-історичного підходу.
Судячи з усього, ми не в змозі відмовитися від узгоджено-історичної картини. Однак це може не стосуватися проблем детермінізму і свободи волі, якщо є дуже мала ймовірність історій, в яких простір-час викривлене так, що подорож у часі можливо за межами макроскопічного масштабу. Я це називаю гіпотезою про захищеності хронології: закони фізики влаштовані так, щоб запобігти подорож в часі на макроскопічному рівні.
Схоже, все виглядає так, що якщо простір-час викривлене майже досить для можливості подорожі в минуле, то віртуальні частинки можуть стати майже реальними частками, що рухаються по замкнутих траєкторіях. Щільність віртуальних частинок і їхня енергія значно зростають, що означає, що ймовірність таких історій дуже мала. Хоча це стає схожим на діяльність агентства по захисту хронології, яке прагне зберегти мир для істориків. Але тема викривлення простору і часу поки ще в зародковому стані. Згідно об'єднує формі теорії струн, відомої як М-теорія, на яку ми покладаємо великі надії в плані об'єднання загальної теорії відносності і квантової теорії, простір-час має мати одинадцять вимірювань, а не чотири, які ми відчуваємо.
Суть в тому, що сім з цих одинадцяти вимірювань згорнуті в такий малий простір, що ми його не помічаємо. З іншого боку, залишаються чотири виміри практично плоскі і є тим, що ми називаємо простором-часом. Якщо така картина вірна, то повинна бути можливість якимось чином поєднати чотири плоских вимірювання з залишаються сім'ю сильно викривленими, або спотвореними, вимірами. Що з цього вийде, ми поки не знаємо. Але можливості відкриваються вельми захоплюючі.
На закінчення скажу наступне.
Наші сучасні уявлення не виключають можливості швидких космічних подорожей і повернення в минуле. Це може породжувати величезні логічні проблеми, тому будемо сподіватися, що існує якийсь Закон про захищеності хронології, який не дозволить людям повертатися в минуле і вбивати своїх батьків.
Але любителям наукової фантастики не варто засмучуватися. М-теорія дарує надію.
Остання робота всесвітньо відомого фізика Стівена Хокінга, книга-заповіт, в якій він підбиває якісь підсумки і висловлюється за найголовнішим темам, що хвилюють всіх.
Чи виживе людство? Чи повинні ми так активно впроваджуватися в космос? Чи є Бог? Це лише деякі з питань, на які відповідає в своїй фінальній книзі один з найвидатніших умів в історії.
Читайте також ????
- 15 життєвих цитат Стівена Хокінга
- 7 найкрутіших книг Стівена Хокінга
- 6 дивовижних речей, про які ми дізналися завдяки Стівену Хокінгу
