В 1992 году Стивен Хокинг попытался разрешить вопрос о путеше- ствиях во времени раз и навсегда. Инстинктивно он был против пу- тешествий во времени; ведь если бы путешествия сквозь время были таким же обычным явлением, как и воскресные пикники, то тогда мы должны были бы видеть туристов из далекого будущего, которые глазели бы на нас и фотографировали. Но физики часто приводят цитату из эпического романа Т. X. Уай- та «Король былого и грядущего», где муравьиное общество заяв- ляет: «Все, что не запрещено, обязательно к исполнению». Иными словами, если нет основополагающего физического принципа, за- прещающего путешествия во времени, то они непременно являются физически возможными. (Причиной тому есть принцип неопреде- ленности. Если только что-либо не запрещено, то квантовые взаи- модействия и флуктуации в конце концов сделают это возможным при условии достаточно долгого ожидания.) В ответ Стивен Хокинг предложил «гипотезу защиты хронологии», которая запрещает пу- тешествия во времени и тем самым «сохраняет историю для истори-
ков». Согласно этой гипотезе, путешествия во времени невозможны, поскольку противоречат частным физическим принципам. Поскольку с решениями для порталов-червоточин работать чрезвычайно трудно, Хокинг начал свое доказательство с анали- за упрощенной Вселенной, открытой Чарльзом Мизнером из Мэрилендского университета: в ней наличествовали все составля- ющие, необходимые для путешествий во времени. Пространство Мизнера — это идеализированное пространство, в котором, на- пример, ваша спальня становится целой Вселенной. Пусть каждая точка на левой стене спальни идентична соответствующей точке на правой стене. Это означает, что если вы пойдете по направлению к левой стене и не остановитесь вовремя, то вы не разобьете себе нос в кровь, а пройдете сквозь стену и возникнете вновь из правой стены. Это означает, что в каком-то смысле левая и правая стены соединены цилиндрически. Кроме того, точки на передней стене дома идентичны точкам на задней стене, а точки на потолке идентичны точкам пола. Таким об- разом, идя в любом направлении, вы пройдете сквозь одну из стен спальни и снова вернетесь в нее. Вы не можете выйти из нее. Иными словами, ваша спальня поистине является целой Вселенной! Далее, вглядевшись в левую или правую стену, вы увидите, что она, по сути, прозрачна и на другой стороне этой стены находится точ- ная копия вашей спальни. В этой другой спальне стоит ваш точный клон, хотя вы и можете увидеть только его спину, но никогда — лицо. Если вы посмотрите вверх или вниз, то также увидите точные копии самого себя. По сути, существует бесконечная последовательность точных копий вас самих, стоящих спереди, сзади, внизу и над вами. Вступить в контакт с самим собой довольно трудно. Каждый раз, когда вы поворачиваете голову, чтобы взглянуть на лица клонов, вы обнаруживаете, что они тоже отворачиваются, и поэтому вы никак не можете увидеть их лица. Но если спальня достаточно маленькая, то вы можете просунуть руку сквозь стену и схватить за плечо клона, стоящего перед стеной. Вас может повергнуть в шок то, что клон сза- ди вас также протянул руку и схватил вас за плечо. Точно так же вы мо- жете вытянуть руки направо и налево, схватив клонов, стоящих слева и справа, и тогда образуется бесконечная последовательность вас самих, держащихся за руки. В сущности, вы протянулись через всю
В пространстве Мизнера Вселенная заключена в вашей спальне. Противоположные стены идентичны друг другу, а потому, пройдя сквозь одну стену, вы тут же появитесь из противоположной. Точно так же и потолок идентичен полу. Пространство Мизнера часто изучают по той причине, что его топология идентична топологии портала-червоточины, но с ним намного легче иметь дело в математическом отношении. Если стены двигаются, то во Вселенной Мизнера путешествия во времени, возможно, допустимы.
Вселенную, чтобы схватить за плечо самого себя. (Не рекомендуется наносить вред своим клонам. Если вы возьмете пистолет и направи- те его на клона впереди вас, то вам, возможно, стоит пересмотреть свою позицию и не нажимать на курок, потому что клон сзади также целится в вас!)
Представьте, что в пространстве Мизнера стены вокруг вас сжи- маются. Ситуация становится интересной. Допустим, что спальня сжимается и правая стена медленно движется по направлению к вам со скоростью 3 км/ч. Если теперь вы пройдете сквозь левую стену, то снова появитесь из правой движущейся стены, но уже приобретете дополнительную скорость, равную 3 км/ч, сообщенную вам стеной, так что теперь вы будете двигаться со скоростью 6 километров в час. По сути, каждый раз, как вы совершаете полный проход, вам сооб- щается дополнительная скорость, равная 3 км/ч. После повторения путешествий вокруг Вселенной вы двигаетесь со скоростью 9, потом 12,15 км/ч — до тех пор, пока не достигнете невероятной скорости, близкой к световой. В определенной критической точке вы двигаетесь в этой Все- ленной Мизнера настолько быстро, что начинаете путешествие во времени назад- По сути, вы можете посетить любую предыдущую точку пространства-времени. Хокинг тщательно изучил простран- ство Мизнера. Он обнаружил, что с математической точки зрения правая и левая стены почти идентичны двум устьям-входам порта- ла-червоточины. Иными словами, ваша спальня и есть портал, где правая и левая стены одинаковы и являются идентичными устьями- входами портала. Затем он отметил тот факт, что пространство Мизнера неустой- чиво с точки зрения как классической, так и квантовой механики. К примеру, если вы направите луч фонарика на левую стену, то луч будет набирать энергию каждый раз, появляясь из правой стены. Этот луч приобретет голубое смещение — то есть будет содержать все больше энергии, до тех пор, пока она не станет бесконечной, а это уже невозможно. Или же луч фонаря приобретет такое количество энергии, что создаст свое собственное невероятно сильное грави- тационное поле, которое сожмет спальню/портал. Таким образом, портал сожмется, если вы попытаетесь пройти сквозь него. Также можно доказать, что нечто, называемое тензором энергии-импульса, который измеряет энергетическое и вещественное содержимое про- странства, станет бесконечным, поскольку излучение может пройти сквозь эти две стены бесконечное количество раз. Хокинг таким образом нанес завершающий смертельный удар по идее путешествий во времени — многочисленные эффекты излуче-
ния накладывались до тех пор, пока не начинали стремиться к бес- конечности, создавая отклонения, губя путешественника во времени и закрывая портал. В своих работах Хокинг поднял вопрос об отклонениях, что вы- звало оживленную дискуссию в физической литературе. Ученые разделились — «за» и «против» принципа защиты хронологии. По сути, несколько физиков бросились искать бреши в доказательстве Хокинга, выбирая подходящие значения для порталов, изменяя их параметры — длину и прочее. Они обнаружили, что в некоторых решениях для порталов тензор энергии-импульса действительно от- клонялся, нов остальных решениях он был четко определен. Русский физик Сергей Красников рассмотрел вопрос отклонений в связи с различными типами порталов и сделал вывод, что «нет ни крупицы доказательств такого предположения, что машина времени должна быть нестабильна». Научная мысль так далеко отступила от выводов Хокинга, что физик из Принстона Ли-Синь Ли даже выдвинул гипотезу анти- хронологической защиты: «Не существует такого закона физики, который бы препятствовал появлению замыкающихся временных петель». В 1998 году Хокинг был вынужден в некотором роде пойти на уступку. Он написал: «Тот факт, что тензор энергии-импульса не выказывает отклонений [в определенных случаях], доказывает, что обратная реакция не навязывает нам существования принципа за- щиты хронологии». Это совсем не означает, что путешествие во времени возможно, это лишь доказывает, что наши познания в этой области еще далеко не полны. Физик Мэтью Виссер считает, что про- вал гипотезы Хокинга «вовсе не должен питать надежды энтузиастов путешествий во времени, а скорее указывает на то, что разрешение вопросов защиты хронологии требует доскональной разработки теории квантовой гравитации». Сегодня Хокинг уже не говорит, что путешествия во времени аб- солютно невозможны. Он утверждает лишь, что они очень уж мало- вероятны и трудно осуществимы. Перевес совершенно очевидно не в пользу путешествий во времени. Но тем не менее нельзя полностью отбрасывать возможность их осуществления. Если бы можно было каким-либо образом использовать большие количества положитель-
ной и отрицательной энергии, то путешествия во времени и вправду стали бы возможны. (И, возможно, наше время только потому не наводнили толпы туристов из будущего, что самым отдаленным вре^ менем, в которое они могут отправиться, является момент создания самой машины времени, а машины времени пока что еще не скон- струированы.)
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Вселенная у вас в спальне» з дисципліни «Загальна астрономія»
