Как устроена машина времени?

Зигуненко Станислав Николаевич

Эта брошюра о машине времени, и не только о ней, а больше о физике и ее возможностях в изучении такого сложного понятия, как время. Оказывается, заглянуть в прошлое можно уже сегодня, и это успешно делают астрономы принимая, например, свет, далекой звезды идущий до нас миллиарды лет.

Так как же смотрит физика на принципиальную возможность создания машины времени? Как она может быть устроена? Об этом в интересной и очень доступной форме рассказывает автор выпуска.

К читателю

«В этом то и заключается зерно моего великого открытия. Вы совершаете ошибку, говоря, что нельзя двигаться во Времени…» — так утверждает Путешественник во Времени из известного романа знаменитого английского фантаста Герберта Уэллса «Машина времени». «…А теперь обратите внимание на следующее: если нажать на этот рычажок, машина начинает скользить в будущее, а второй рычажок вызывает обратное движение. Вот седло, в которое должен сесть Путешественник во Времени. Сейчас я нажму этот рычаг — и машина двинется…»

С помощью своей машины Путешественник, как вы наверное помните, смог перенестись на сотни тысяч лет в будущее.

Ну а как обстоит дело с путешествиями во времени сегодня? Мы привыкли, что многие предвидения фантастов постепенно сбываются, и то, что раньше казалось совершенно не реальным, сегодня становится обыденностью.

И все же, что нужно, чтобы построить машину времени? Когда этого можно ожидать? Как далеко продвинулась здесь наука? — одни сплошные вопросы, которые можно продолжать и продолжать. Но главным среди них будет конечно «что такое время?» Ведь чтобы построить машину времени, надо понять сущность времени, научиться им управлять. И именно с этого-то все трудности и начинаются…

«Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься — и вот я уже не знаю, что такое время». Эти слова, сказанные много веков назад философом Августином Блаженным, верны и в наши дни.

Как устроена машина времени?

Спираль или прямая?

Истины древних

Еще тысячелетия назад наши предки как-то осознали время силою своего разума и воображения, дали ему имя и даже научились его измерять. И как теперь выясняется, обретенные ими знания вовсе не бесполезны для нас сегодня.

Если современному человеку задать вопрос: «Как течет время?», то большинство из нас скорее всего уподобит его некой реке, текущей из будущего в прошлое и никогда не поворачивающей свои воды вспять.

А вот древние греки так не считали. «Время не подобно прямой линии, безгранично продолжающейся в обоих направлениях. Движение времени соединяет конец с началом, и это происходит бесчисленное число раз. Благодаря этому время бесконечно». Эта точка зрения, принадлежавшая современнику Гераклита философу Проклу, продержалась многие столетия, и даже средневековая инквизиция не смогла с ней окончательно разделаться. И все выгоды такого столь наглядного представления о времени нам пожалуй, не мешало бы детально обсудить.

Конечно, древние во многом и ошибались. Так, скажем, длительность «великого года», то есть одного кольцевого цикла, согласно Платону, исчислялась в 36 тысяч лет. Сегодня мы знаем, что это не так.

Что, впрочем, не мешает нам соглашаться с другим изречением великого мыслителя: «…мы не смогли бы сказать ни единого слова о природе Вселенной, если бы никогда не видели ни звезд, ни Солнца, ни неба. Поскольку же день и ночь, круговороты месяцев и лет, равноденствия и солнцестояния зримы, глаза открыли нам число, дали понятие о времени и побудили исследовать природу Вселенной».

Время Галилея и Ньютона

Натиск инквизиции на много веков приостановил материалистическое познание мира. Лучшие представители человечества, подобно Джордано Бруно, горели за свои идеи на кострах, подобно Галилею, подвергались унизительной процедуре отречения от ереси.

Но истину все же не удалось удержать в темницах. Пожалуй, самое значительное научное достижение эпохи Возрождения — учение Коперника. Начав с попыток усовершенствования геоцентрической системы Птолемея, полагавшего, что в центре Вселенной находится Земля, он в конце концов пришел к идее системы гелиоцентрической: Земля, как и все другие планеты, вращается вокруг Солнца.

Это был поворот от церковной догмы к научным взглядам на природу. Новая система мировоззрения дала толчок к развитию небесной механики Галилея и Ньютона. А это, в свою очередь, послужило отправной точкой к созданию первой научной теории времени.

Глубокие размышления над различными видами движения в окружающем мире привели Галилея к принципу относительности. Например, путешественник, находящийся в каюте плывущего корабля, с полным основанием может считать, что книга, лежащая на его столе, находится в состоянии покоя. В-то же время человек на берегу видит, что корабль плывет, а значит, у него есть все основания считать, что книга движется с той же скоростью, что и корабль.

Так движется ли в самом деле книга или побоится? На этот вопрос нельзя ответить однозначно. Ответ зависит от точки отсчета. Если мы примем точку зрения путешественника, то книга находится в покое. Если будем рассматривать ситуацию с точки зрения стоящего на берегу, то книга, конечно, движется.

Абсолют времени и пространства

Вообще И. Ньютон был не очень высокого мнения о творении Господа Бога. (Хотя не забывайте, что великий физик был глубоко верующим человеком, за ним значатся и труды в области теологии.) Но это, впрочем, не мешало ему оставаться критичным, строго придерживаться фактов, когда дело касалось не потустороннего, а реального, физического мира.

«Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного движения, — писал он, — которым время могло бы измеряться с совершенной точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени измениться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли, или их совсем нет».

Но зачем тогда Ньютону понадобилось понятие абсолютного времени, которое повлекло за собой и понятие абсолютного пространства, то есть не имеющего границ, всюду и везде одинакового по своим свойствам, вмещающего в себя все природные тела и дающего место всем природным явлениям?.. Для удобства решения задач той же практики.

Как писал в одной из своих статей Альберт Эйнштейн, «цель Ньютона заключалась в том, чтобы дать ответ на вопрос: „Существует ли простое правило для полного вычисления движений небесных тел нашей планетной системы по заданному состоянию движения всех этих тел в один определенный момент времени?“» И Ньютон дал простой ответ на этот вопрос. Но для этого ему пришлось абстрагироваться от всего случайного и мелочного, то есть от реальности перейти к идеалу, иначе он попросту бы запутался в мелочности реальных поправок.

И его теория верой и правдой служила практике многие десятки лет, пока не появилась теория относительности.

Все в мире относительно

«Счастливый Ньютон, счастливое детство науки… Природа была для него открытой книгой, которую он читал без усилий. Концепции, которыми он пользовался для упорядочения данных опыта, кажутся вытекающими самопроизвольно из самого опыта, из замечательных экспериментов… В одном лице он сочетал экспериментатора, теоретика, мастера… Он предстал перед нами сильным, уверенным и одиноким; его радость созидания и ювелирная точность проявляются в каждом слове и каждом рисунке».

Отдав этими словами должное своему предшественнику, «этому блестящему гению», А. Эйнштейн тем не менее принялся перекраивать Вселенную по своему разумению. Говорят, он удивил своих собеседников, признавшись однажды, что никогда не понимал понятия «абсолютное время». Конечно, это была шутка в стиле Эйнштейна — он знал и об абсолютном времени, и об абсолютном пространстве классической физики достаточно много. Столько, чтобы понять несовершенство механики Ньютона — Галилея.

Почему время везде и всюду течет одинаково? Чем этот темп задается и что (или кто) его контролирует? Эти «проклятые» вопросы не давали ему покоя. И он в конце концов разрешил их, создав теорию относительности.

За этой теорией, законченной автором в 1916 году, с самого начала утвердилась слава непостижимой. Сначала говорили, что ее во всем мире понимают всего три человека, включая самого автора. Потом число посвященных увеличилось до двенадцати, но сам автор из этой дюжины, как ни странно, выпал. Эйнштейн по этому поводу шутил: «С тех пор, как на теорию относительности навалились математики, я сам перестал ее понимать».

Действительно, математическая сторона теории весьма непроста. Но можно ведь и о самых сложных вещах рассуждать просто, объясняясь, как говорится, на пальцах. Сам Эйнштейн, кстати, владел таким способом изложения своих мыслей достаточно хорошо.

Парадокс близнецов

Из чисто логических построений Эйнштейна вскоре последовали и практические расчеты зависимости течения времени от скорости движения. Позвольте здесь опустить математические выкладки (как помните, их не очень жаловал и сам Эйнштейн) и сообщить вам сразу конечный результат. В движущейся системе координат время замедляется по отношению к неподвижной системе в зависимости от близости скорости движения нашего объекта к скорости света.

Это уже дает нам по крайней мере одну принципиальную возможность построить машину времени. Садитесь в ракету, отправляйтесь в длительное путешествие, разогнавшись до скорости, близкой к световой, и вы вернетесь на Землю значительно более молодым, чем ваши современники, провожавшие вас в полет.

В «Популярной физике» Дж. Орира даже приводится точный расчет, насколько вы будете моложе. Если один из близнецов в возрасте 20 лет отправится в космическое путешествие к звезде Арктур на корабле, летящем со скоростью 0,99 скорости света, то, преодолев два раза расстояние в 40 световых лет (до звезды и обратно), он вернется на Землю через 11,4 года по корабельному времени. На Земле же за это время пройдет 80,8 года. Так что брат, оставшийся на планете, должен очень постараться, чтобы дождаться возвращения межзвездного путешественника. Ведь ему к моменту возвращения корабля стукнет 108,8 года! Космический путешественник окажется моложе его на целую жизнь — 69,4 года!

Так что летайте субсветовыми звездолетами! Вы сэкономите себе массу времени! И был совершенно прав известный писатель В. Войнович, когда в одной из своих книг послал своего героя преодолевать 100-летний промежуток именно таким образом. Отправил его звездолетом в путешествие, а когда тот вернулся, на Земле прошло ровно столетие.

«Ну, фантасты способны еще и не на такие чудеса, — вполне справедливо скажете вы. — А вот нам-то, ныне живущим, какой прок от подобных машин времени? Субсветовых звездолетов пока нет, и рассчитывать, что они появятся при нашей жизни, знаете, как-то не приходится…»

Большие маятники Вселенной

Мировая линия

Время не существует само по себе, оно неразрывно связано с другими понятиями окружающего нас мира. И осознание этого факта позволило ученым развить немало интересных теорий.

В прошлой главе мы довольно долго пытались разобраться в сущности времени, даже придумали, как можно использовать в качестве своеобразных машин телескопы астрономов. Однако при всем этом ухитрились тик и не ответить на вопрос, вынесенный в начало главы: «Так как же все-таки распространяется время — по прямой, по кругу, по спирали?..» И это получилось вовсе не случайно. Понятие времени оказалось много сложнее, чем предполагали древние.

«Отныне понятия пространства самого по себе и времени самого по себе осуждены на отмирание и превращение в бледные тени, и только своего рода объединение этих двух понятий сохранит независимую реальность». Так заявил в 1908 году немецкий математик и физик Герман Минковский, человек, очень много сделавший для разработки математического аппарата теории относительности. И Эйнштейн, который, как мы уже говорили, вообще-то относился с некоторой иронией к упражнениям математиков над его теорией, на сей раз не имел ничего против.

Оказалось, что и математикам и физикам очень удобно оперировать понятиями четырехмерного пространства, три координаты которого являются геометрическими — длина, ширина и высота, а четвертая — временной. «Когда не математик слышит о „четырехмерном“ пространстве, его охватывает мистическое чувство, подобное чувству, возбужденному театральными привидениями», — сострил по этому поводу Эйнштейн. Но добавил, что нет тем не менее более банального утверждения, чем сообщение о четырехмерности окружающего нас мира.

В самом деле, мы довольно часто пользуемся его четырехмерностыо в обыденной практике. Вот только один пример. Вы переходите дорогу, по которой мчится автомобиль. И тем не менее вы благополучно довершаете свой путь к противоположному тротуару. Да, три геометрические координаты совпали — автомобиль только что проехал по тому месту, где были вы, а вот четвертая, временная, нет — человек и машина разминулись во времени на несколько секунд, и катастрофы не произошло.

Прошлое и будущее меняются местами

Итак, принципиальная возможность видеть прошлое, и даже довольно отдаленное, нами найдена. Более того, имеется даже принципиальная возможность в этом прошлом побывать! Как именно? Хорошо сказано об этом в известном датском стихотворении:

Возможны ли подобные чудеса? «Если и в самом деле допустить, что скорость ракеты больше скорости света, то это вполне возможная вещь», — отвечает на этот вопрос доктор физико-математических наук А. Д. Чернин.

Полет ракеты нужно рассматривать в двух системах координат. Одна — это поверхность Земли, тот ракетодром, с которого стартовала ракета. В этой системе отсчета все происходит достаточно традиционно: ракета стартует в полдень, и пусть она летит даже впятеро быстрее света, цели она достигнет через несколько часов после старта, например в полночь.

Но вот если тот же полет рассматривать в другой системе координат, а именно движущейся с большой скоростью в том же направлении, что и ракета, то порядок событий, с точки зрения наблюдателя, в этой системе может оказаться, нарушенным. Как в кино при запуске пленки задом наперед, он увидит, что ракета сначала достигнет цели, я лишь потом взлетит.

Вселенная в атоме?

Многим, наверное, знакомы стихи В. Брюсова:

Зато немногие, верно, знают, какими событиями научного мира были навеяны эти стихи. Довольно часто полагают, что Брюсову, как и многим другим большим талантам, был свойствен пророческий дар — он умел предвидеть дальнейший ход событий.

Рискну, быть может, навлечь на себя гнев некоторых любителей поэзии, почитателей таланта Валерия Яковлевича Брюсова, но все-таки скажу: поэт шел вслед за учеными, но не впереди их.

Стихотворение «Мир электрона» датировано 1922 годом. Но еще в 1913 году знаменитый датский физик Нильс Бор предложил первую количественную теорию атома. Согласно ей, вокруг массивного ядра легкие электроны вращаются примерно так же, как планеты ходят по своим орбитам вокруг звезды. Кое-кто воспринял эту аналогию чересчур буквально, и в печати начала века появились научно-фантастические публикации, авторы которых порою вполне серьезно полагали, что электроны-планеты населены чрезвычайно малыми живыми существами. И на каком-то этапе развития своей науки они обнаруживают, что их атомы тоже являются малыми планетными системами…

Фантазия Фридмана

Для начала позвольте сказать несколько слов об А, А. Фридмане. Этот незаурядный человек, безусловно, заслужил толику вашего внимания.

Александр Александрович Фридман родился в 1888 году в Санкт-Петербурге. В городе на Неве прошла и вся его короткая, но исключительно яркая жизнь. Закончив Петербургский университет, Фридман считал себя математиком. Но посмотрите, насколько широк был круг его научных интересов: он вывел математические соотношения для атмосферных вихрей, имеющие фундаментальное значение в теории прогноза погоды. И сотрудники Главной геофизической обсерватории, которой А. А. Фридман руководил в 1924–1925 годах, имеют все основания гордиться одним из своих директоров. При этом он еще преподавал в университете, и эта сторона его деятельности; отмечена работами по теории хаотических турбулентных движений. Ну а чтобы проверить свои идеи на практике, он летал, на дирижаблях, поднялся в июле 1925 года на аэростате на рекордную по тем временам высоту — 7400 м.

Заинтересовавшись в 1920 году общей теорией относительности, он очень быстро овладел ее понятиями настолько, что уже в 1922 году была опубликована первая из его двух космологических статей, положившая начало отечественной космологии, дала новый качественный толчок и мировому развитию этой отрасли науки.

Статья называлась «О кривизне пространства», и с некоторыми ее положениями будет невредно ознакомиться и нам. Чуть позднее вы поймете, какое все это имеет отношение к основной теме книжки.

С тех пор как общая теория относительности получила права гражданства, в словаре многих физиков появились такие необычные понятия, как «кривизна пространства», «замкнутый мир», «незамкнутый мир»…

Пространство вне времени?

Исходя из созданной им общей теории относительности, А. Эйнштейн попробовал построить космологическую теорию строения окружающей нас Вселенной. При этом он исходил из определённых общих воззрений на нее. В частности, он считал, что Вселенная в целом должна быть однородной. Предполагал он также, что и все направления во Вселенной равноправны.

Однородность и изотропность — это пространственные свойства Вселенной Эйнштейна. Ну а каковы должны быть ее временные свойства? На этот счет тоже существовала традиция начала века, которой последовал и создатель теории относительности. Согласно бытовавшим в то время взглядам считалось, что Вселенная пребывает в неизменном состоянии и никак не подвластна ходу времени. Если где-то погасла звезда или галактика, то ей на смену тотчас же загорается другая, так что в целом картина мира остается принципиально неизменной.

Однако реальная Вселенная оказалась совершенно иной, не статически застывшей, а динамичной и развивающейся. Уравнения Фридмана показали, что вещество Вселенной не может находиться в покое. Оно должно либо расширяться, либо сжиматься.

Ho почему Вселенная не может быть статической? Ответ на этот вопрос достаточно прост. Классическая, механика Галилея и Ньютона приучила человечество к мысли, что тело может находиться в покое или в состоянии равномерного прямолинейного движения только в том случае, если на него не действуют Никакие силы. Или если эти силы — сколько бы их ни было — уравновешивают друг друга.

Может ли такое равновесие наблюдаться во Вселенной? Вряд ли. Потому что на все небесные тела в нашем мире действует, по существу, одна лишь сила — сила небесного тяготения. Никаких иных сил в этом масштабе попросту нет. В итоге сила всемирного тяготения ничем не уравновешивается и вследствие этого приводит мир в движение: планеты обращаются по своим орбитам вокруг солнц, а сами солнца и их скопления — звездные галактики, а также открытые недавно скопления галактик — все это должно двигаться.

Эти странные престранные миры

Уникальные фридмоны

И размышления лучших умов человечества привели к обозначению престранной картины. Оказывается, не надо дожидаться «конца света», чтобы увидеть Вселенную, сжимающуюся в невообразимо плотный комок, в точку. Такие Вселенные, вполне возможно, существуют уже сегодня. Они — рядом с нами, возможно, и внутри нас…

Разбегание галактик оказалось лишь одним из следствий, вытекавших из рассмотрения Фридманом уравнений Эйнштейна. Помните, мы говорили об искривлении пространства? Двухмерный мир (лист тонкой жести) нетрудно изогнуть (хотя бы при помощи гирь) таким образом, — что получится какая-нибудь незамкнутая поверхность г— например, нечто похожее по форме на седло. А если, очень уж постараться, то можно согнуть плоский лист и в замкнутую сферу.

Подобным же образом, согласно Фридману, и искривленное трехмерное пространство может быть разомкнутым, а может быть и замкнутым. Каким именно оно станет, зависит от многих обстоятельств.

Например, если плотность материи в таком мире будет ниже некой критической, величины, то он окажется незамкнутым, сможет расширяться до бесконечности. И луч света, выпущенный из какой-либо точки внутри него, никогда не вернется назад, разве что отразится, натолкнувшись на какую-либо преграду)

Если же плотность вещества превысит некоторое критическое значение, то пространство окажется замкнутым. Оно будет то расширяться, то сжиматься, не выходя все-таки за некоторые пределы.

Быть может, эти электроны…

Таким образом, в нашем воображении вырисовывается картина, на описание которой не каждый бы и фантаст решился. Быть может, и наша Вселенная со всеми ее солнцами, млечными путями, туманностями, квазарами — всего лишь один из фридмонов.

Впрочем, фридмоны не обязательно должны заключать в себе только гигантские мироздания. Их содержимое может быть и более скромным: например, содержать в себе «всего лишь» одну галактику, звезду… А также несколько граммов или даже несколько сотых грамма вещества. Самое удивительное, что при всем этом все фридмоны внешне могут выглядеть совершенно одинаково.

Причем «лазейка», связанная с идеей фридмонов, имеет определенные преимущества перед всеми другими. Дело в том, что размеры сферической «горловины», которая ведет в почти замкнутое. пространство, зависит от величины электрического заряда, содержащегося в этом почти замкнутом пространстве. Чем больше заряд, тем и размеры больше.

В таком случае, казалось бы, в природе должны встречаться частично замкнутые миры самых различных размеров (по крайней мере по виду «снаружи»). Ну а поскольку трудно представить себе, что огромная Вселенная имеет микроскопический электрический заряд, то фридмон, «включающий» в себя огромные миры, вроде бы должен иметь весьма малое распространение.

И вот тут природа как бы проявляет симпатию к этому удивительному феномену. Согласно расчетам академика А. А. Маркова, развившего идеи Фридмана, почти замкнутая система с большим электрическим зарядом должна быть неустойчива. Чтобы обрести эту самую устойчивость, она стремится во что бы то ни стало выбросить избыток электричества «наружу». Причем тот заряд, при котором система приобретает желанное равновесие, должен быть как раз микроскопический, близкий к заряду, которым обладают многие элементарные частицы.

Вселенная Стивена Хокинга

Описанные выше путешествия могли бы привести не только к перемещениям в пространстве, но и, что для нас в данном случае наиболее интересно, к перемещениям во времени. Так во всяком случае считают Стивен Хокинг и его последователи.

Но прежде чем мы углубимся в устройство подобных «туннелей времени», надо, наверное, сказать несколько слов и о самом Хокинге. Уж больно неординарная это фигура даже для нашего времени, которое, кажется, уже отучило нас удивляться.

…Недавно в Кембридже состоялось, не совсем обычное торжество. Профессора и студенты знаменитого Трйнити-колледжа — того самого, где профессором был когда-то сам сэр Исаак Ньютон, — пением и аплодисментами приветствовали человека, неподвижно сидевшего в инвалидной коляске.

Человек в коляске был нем и недвижим. Тем не менее именно он сегодня занимает ту кафедру, которую когда-то занимал Ньютон, читает лекции студентам, создает новые книги и научные гипотезы, в том числе наиболее «безумные», а значит, и чрезвычайно интересные.

Беда постигла Стивена Хокинга в юности, когда он учился на первом курсе колледжа. Неизлечимая болезнь практически обездвижила все тело, а неудачная операция привела вдобавок еще и к тому, что Хокинг онеменел. И тем не менее он не сдался.

Теория «червячных дыр»

Представьте себе тот же шар, который мы использовали в своих аналогиях уже неоднократно. По поверхности этого шара ползают все те же плоскостники-двухмерники. Понятно, что для того, чтобы попасть из точки А в точку В на поверхности шара, они должны преодолеть некий путь по дуге.

И вот некий гений местного масштаба однажды все-таки сумел сообразить не только то, что движение по поверхности шара происходит по дуге, но и то, как этот путь можно спрямить. Не берусь рассказать обо всем ходе и логике рассуждений «двухмерника», в нашем же трехмерно-четырехмерном мире это можно показать на простейшей аналогии.

На яблоке поселился червяк. Вместо того чтобы передвигаться из одной точки в другую по поверхности яблока, он просто прогрызает ходы-червоточины. Так путь по дуге превращается в более короткий путь по хорде.

Оказывается, подобные «червоточины» вполне могут существовать ив окружающей нас Вселенной. Чтобы понять, как это может быть, давайте несколько отступим по времени назад и расположим события в их логической последовательности.

Как известно, суть гравитации, открытой И. Ньютоном в 1687 году, заключается в том, что два тела, обладающих некой массой, испытывают взаимное притяжение. Сила притяжения зависит от расстояния между телами. А это, в свою очередь, позволяет выдвинуть следующее предположение: если одно из тел меняет свое положение, меняется и сила притяжения, которое оно оказывает на другое тело.

Путешествия по «червоточине»

Интерес к «червоточинам» возродился всего несколько лет назад, когда известный американский астрофизик Кип Торн при участии своих сотрудников и учеников решил вновь заняться этой проблемой. Говорят, одним из толчков к исследованию послужила просьба, адресованная Торну его коллегой и приятелем, известным ученым Карлом Саганом. Саган на сей раз решил выступить в несвойственной ему роли и написал научно-фантастический роман «Контакт», действие которого происходит как раз в туннеле-«червоточине».

Чтобы придать правдоподобие выдумке своего приятеля, Торн и решил посмотреть, каким образом «червоточину» можно уберечь от мгновенного разрушения. Для начала исследователи попробовали укрепить стенки туннеля некой «экзотической материей».

Материя должна быть действительно на редкость экзотической: она должна выдерживать давления в миллиарды миллиардов атмосфер да при этом еще и обладать, как показывают расчеты, отрицательной… массой — явлением еще не известным в физике.

Однако тем не менее «строительство» продвигалось. Чтобы сделать «червоточину» пригодной для передвижения астронавтов, в транспортный туннель поместили вакуумную трубу. Было предложено и еще одно решение: ученые наделили экзотическую материю такими свойствами, чтобы она не взаимодействовала с обычным веществом. Теперь астронавты могли двигаться сквозь туннель, вовсе не ощущая сопротивления.

Работая с «червоточинами», Торн попытался теоретически обосновать и еще одну идею, ранее обсуждавшуюся применительно к «черным дырам». Эта идея — путешествие во времени. Согласно расчетам получается, что в принципе можно если не запустить ракету, которая прилетит вчера, то по крайней мере по прилете увидеть хвост своего собственного стартующего корабля.

Парадоксы наших дней

Волчок в реке Времени

Возможности фантазировать по поводу путешествий во времени и пространстве поистине безграничны. Но это повествование все-таки не детективный и не научно-фантастический роман. А потому давайте вернемся непосредственно к теме нашего разговора и рассмотрим еще некоторые возможности управления потоками времени.

Лет тридцать назад в сборнике трудов Московского университета был опубликован доклад профессора Пулковской обсерватории Н. А. Козырева, поразивший воображение парадоксальностью своих выводов не только людей несведущих, но и специалистов.

Поскольку по своей основной специальности Николай Александрович Козырев был астрономом, то речь он вел поначалу о вещах чисто астрономических. Луна издавна считалась мертвым небесным телом, уже закончившим свою эволюцию. И вдруг нашелся ученый, который во всеуслышание заявил: на естественном спутнике Земли вполне возможна вулканическая деятельность!

Ох и досталось же ему от коллег за такое «антинаучное» заявление! Однако ученый мир удивленно затих, когда в 1958 году Н. А. Козырев все-таки высмотрел в свой телескоп вулканическое извержение в кратере Альфонс и даже сумел получить его спектрограмму.

Понадобился еще добрый десяток лет, прежде чем наблюдения Козырева были признаны вполне достоверными. Только в декабре 1969 года Госкомитет по делам открытий и изобретений СССР выдал ученому диплом об открытии лунного вулканизма, а в следующем же году Международная астрономическая академия наградила его именной Золотой медалью с бриллиантовым изображением созвездия Большой Медведицы.

Почему светятся звезды

Н. А. Козырев был астрономом. И естественно, что он стал подбирать ключи к мировым законам не на Земле, а во Вселенной. В 1953 году он пришел к парадоксальному выводу: в звездах вообще нет никакого источника энергии. Звезды живут, излучая тепло и свет, за счет прихода энергий извне.

Надо сказать, что у Николая Александровича были для такого суждения свои резоны. Еще в 1850 году немецкий физик Р. Клазиус сформулировал постулат, который впоследствии был назван вторым законом термодинамики. Вот как он звучит: «Теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более теплому».

Утверждение, вроде бы, самоочевидное: всем доводилось наблюдать, как, скажем, выключенный утюг постепенно становится все более холодным, но никто не видел, чтобы он вдруг стал нагреваться, забирая тепло из окружающего пространства И все-таки против постулата Клазиуса в свое время выступали многие известные ученые — Тимирязев, Столетов, Вернадский… Даже Циолковский назвал такое суждение антинаучным, поскольку из постулата Клазиуса вытекала неизбежность тепловой смерти Вселенной.

Если все тела самопроизвольно охлаждайте, гласила она, то в конце концов со временем все звезды по Вселенной погаснут. Значит, наступит, что называется, конец света?

Сто с лишним лет назад два великих ума того времени — Гельмгольц и Кельвин — казалось бы, решили загадку. Звезды — это огромные сгустки газа. Сжимаясь под действием гравитации, они нагреваются до миллионов градусов и обогревают Вселенную. Но… расчет показал, что при такой схеме работы наше Солнце должно было израсходовать всю свою энергию задолго до того, как на нашей планете проявились бы первые проблески жизни.

Стрела времени

То, что на сегодняшний день нам известно о строении Вселенной, позволяет считать, что ее энергия утекает не безвозвратно. Рано или поздно процесс поглощения вещества «черными дырами» может прекратиться, и тогда начнется обратный процесс — выход энергии и вещества наружу. Быть может, начиная с этого момента, и время потечет вспять?

Правда, весь предыдущий опыт человечества пока говорит о том, что большинство события и явлений, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, не обладают обратимостью: человек может только стареть, разбитая чашка никогда уже не станет целой, молоко, разлившееся из опрокинутой бутылки, никогда не соберется в нее вновь…

Однако многие явления обладают обратимостью: автомобиль может проехать сначала в одну сторону, а потом вернуться, день сменяется ночью, а потом снова приходит день, все молекулы участвуют в беспорядочном броуновском движении… Откуда возникает необратимость, если законы движения обратимы?

Вопрос непростой. О нем не случайно говорят как о парадоксе обратимости. Споров вокруг него было немало, пока Л. Больцман все-таки не нашел решение проблемы. Вот ход. его рассуждений.

Капля сиропа, расплывшаяся в воде, может снова собраться. Тепло может перейти обратно к тому из брусков, который раньше был более горячим. Газы, выпущенные из двух баллонов в общий сосуд, могут когда-либо снова разделиться… Все эти процессы в принципе возможны хотя бы потому, что из свойств механического движения молекул следует, что возможны как перемешивание газов, так и обратный ему процесс. Ведь атомы и молекулы движутся хаотично, а раз имеется обратимость в движениях отдельных атомов, значит возможно и обратимое поведение всего их сообщества.

Фотон… Гравитон… Хронотон?

В настоящее время мы как-то уже привыкли к тому, что все окружающие нас излучения можно разделить на составляющие их частицы. К примеру, всем сегодня известно, что свет в конечном итоге состоит из фотонов. Причем никто даже особо не удивляется тому, что фотону свойствен дуализм: в одних случаях он ведет себя как материальная частица, в других — как электромагнитная волна.

Более того, если мы как следует углубимся в дебри современной квантовой физики, то в конце концов обнаружим, что микрочастица по своей природе не является, вообще-то говоря, ни тем и не другим.

Она только похожа на волну или на частицу в том или ином эксперименте. Если в какой-то ситуации микрочастица похожа на «обычную частицу», то для нее большую определенность приобретает ее положение в пространстве. Если же она в данном конкретном случае более походит на волну, то и большее значение приобретает ее импульс. И физики пользуются в каждом конкретном случае тем или иным определением.

Однако они, эти определения, вообще говора, введены больше для удобства расчетов. На самом деле и импульс и положение частицы довольно неопределенны. Причем чем более определенна одна величина, тем более неопределенна будет другая.

Физики-теоретики даже сумели выразить количественно соотношение определенности и неопределенности и спокойно им пользуются при описании различных событий в микромире.

Советуем прочитать

Альберт Эйнштейн и теория гравитации. Сб. статей. — М.: Мир, — 1979.

Бронштейн М. П. Атомы и электроны. — М.: Наука, 1980.

Валентинов Л. А. Вечный маятник Вселенной. // Социалистическая индустрия. — 1977. — 20 ноября.

Время и современная физика. — М.: Мир, 1970.

Либшер Д. Э., Новиков И. Д. Река времени // Природа — 1985. — № 4.