Несмотря на то что, объявив о найденном решении уравнений Эйнштейна, Торн произвел настоящую сенсацию, реализация его идей затруднялась некоторыми серьезными препятствиями, труд- ноустранимыми даже в условиях высокоразвитой цивилизации. Для начала необходимо было получить большие количества от- рицательной энергии, а она встречается довольно редко. Действие портала такого типа зависит от наличия большого количества от- рицательной энергии, которая не дает порталу закрыться. Если по- лучать отрицательную энергию, как это описал Казимир, действие ее довольно слабое и размер портала будет намного меньше атома, что делает нереальным путешествие через этот портал. Существуют и другие источники отрицательной энергии, кроме описанного эффекта Казимира, но все их довольно сложно контролировать. Например, физики Пол Дейвис и Стивен Фуллинг показали, что создание отрицательной энергии возможно с помощью быстро перемещаемого зеркала, при этом отрицательная энергия аккумули- руется перед зеркалом по мере его передвижения. К сожалению, для получения отрицательной энергии зеркало придется перемещать со скоростью, близкой к скорости света. Кроме того, как и в случае с эффектом Казимира, количество полученной отрицательной энер- гии чрезвычайно мало. Еще один способ получения отрицательной энергии связан с использованием высокомощных лазерных лучей. Среди энерге- тических состояний лазера наличествуют «сжатые состояния», в которых сосуществуют положительная и отрицательная энергии.
Однако это взаимодействие тоже довольно трудно контролиро- вать. Стандартный импульс отрицательной энергии может длиться 10-15 секунды, после чего за ним следует импульс положительной энергии. Отделить состояния положительной энергии от состояний отрицательной энергии возможно, хотя и чрезвычайно трудно. Более подробно я буду говорить об этом в главе 11. И наконец, оказывается, отрицательная энергия содержится и в черной дыре — у ее «горизонта событий». Как доказали Джейкоб Бекенштейн и Стивен Хокинг(5), черная дыра не является идеально черной, поскольку она пусть медленно, но испускает энергию. Это происходит потому, что принцип неопределенности делает возмож- ным туннелирование излучения сквозь невероятную гравитацию черной дыры. Но поскольку такая черная дыра теряет энергию, со временем «горизонт событий» сужается. Обычно, если положи- тельное вещество (например, звезду) бросить в черную дыру, то «горизонт событий» расширяется. Но если мы сбросим в черную дыру отрицательное вещество, то «горизонт событий» сузится. Таким образом, испускание энергии черной дырой создает отрица- тельную энергию возле «горизонта событий». (Некоторые ученые выдвигали идею поместить устье портала-червоточины рядом с «горизонтом событий», чтобы он собирал отрицательную энергию. Однако собирать отрицательную энергию подобным образом было бы крайне сложно и опасно, поскольку вам все время пришлось бы находиться чрезвычайно близко к «горизонту событий».) Хокинг доказал, что отрицательная энергия в целом необходима для стабилизации всех решений для порталов. Ход его рассуждений довольно прост. Обычно положительная энергия может создать вход в портал-червоточину, который концентрирует вещество и энергию. Таким образом, лучи света фокусируются в устье портала. Однако, если эти же лучи света появятся с другой стороны, то где-то в цен- тре портала-червоточины лучи света должны расфокусироваться. Единственным возможным объяснением такого варианта событий является наличие отрицательной энергии. Далее, отрицательная энергия отталкивает, что необходимо для предотвращения сжатия портала под воздействием силы гравитации. Поэтому ключом к созданию машины времени или портала может быть достаточное ко- личество отрицательной энергии — чтобы устье-вход портала было
открыто и находилось в устойчивом состоянии. (Многие ученые- физики уже обнаружили, что при наличии сильных гравитационных полей поля отрицательной энергии — явление обычное.) Так что, возможно, когда-нибудь гравитационную отрицательную энергию смогут использовать для управления машиной времени. Еще одним препятствием, не позволяющим создать такую ма- шину времени, является следующее: где найти портал-червоточину? Торн опирался на тот факт, что порталы-червоточины создаются естественным путем в том, что называют «пеной» пространства- времени. Это возвращает нас к вопросу, который поставил более 2000 лет назад греческий философ Зенон: каково наименьшее рас- стояние, которое можно пройти? Зенон когда-то математически доказал, что реку пересечь невоз- можно. Сначала он заметил, что расстояние между берегами реки можно разделить на бесконечное количество точек. Но поскольку для того, чтобы пройти бесконечное множество точек, понадобится бесконечное количество времени, то реку пересечь невозможно. Или, если на то пошло, ничто вообще не может двигаться. (Для раз- решения этой головоломки понадобятся еще два тысячелетия и со- ответствующее развитие вычислительной науки. Можно доказать, что бесконечное множество точек можно пройти за конечное коли- чество времени, что, в конце концов, делает движение математически возможным.) Джон Уилер из Принстона проанализировал уравнения Эйнште- йна с целью найти наименьшее расстояние. Уилер обнаружил, что на невероятно малых расстояниях, порядка длины Планка (10"см), теория Эйнштейна предсказывала, что искривление пространства будет достаточно велико. Иными словами, при длине Планка про- является то обстоятельство, что пространство совсем не гладкое, а сильно искривленное, то есть его характеризуют неоднородность и «пенистость». Пространство становится комковатым и буквально бурлит; при этом крошечные пузырьки выпрыгивают из вакуума и снова исчезают в нем. Даже пустое пространство, если его рас- сматривать в таком масштабе, постоянно заполнено мельчайшими пузырьками пространства-времени, которые, по сути, представляют собой крошечные порталы-червоточины и вселенные-малютки. Обычно « виртуальные частицы состоят из электронных и позитрон-
ных пар, которые появляются, чтобы тут же аннигилировать друг друга. Но при длине Планка крошечные пузырьки, представляющие собой целые вселенные и порталы, могут возникать только для того, чтобы тут же раствориться в вакууме. Наша собственная Вселенная могла зародиться в виде одного из таких крошечных пузырьков, по- качивающихся в «пене» пространства-времени, который потом раз- дулся по неизвестным нам причинам. Поскольку порталы-червоточины в естественном состоянии можно обнаружить в «пене», Торн предположил, что высокораз- витая цивилизация сможет извлечь эти порталы из «пены», а затем расширить их и стабилизировать с помощью отрицательной энер- гии. Хотя это достаточно сложный процесс, но он лежит в пределах возможностей, определяемых законами физики. Машина времени Торна кажется теоретически возможной, хотя, с точки зрения технологии, сконструировать ее чрезвычайно сложно; но существует еще один нерешенный вопрос: противоречат ли путе- шествия во времени фундаментальному закону физики?
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Проблемы отрицательной энергии» з дисципліни «Загальна астрономія»
