Александр Волков - Тайны открытий XX века
Американские физики Лоренс Форд и Томас Роман, описывая отрицательную энергию, поневоле прибегли к экономическим терминам. «Подобно тому, как долги — это отрицательные деньги, которые рано или поздно надо выплачивать, так и отрицательная энергия — это по своей сути дефицит энергии. А как известно, чем больше ссуда, тем быстрее ее полагается вернуть. Природа — безжалостный банкир и всегда возвращает выданные кредиты в срок, ну а по квантовым долгам с ней приходится расплачиваться даже с процентами».
Итак, запастись отрицательной энергией будет весьма проблематично. А сколько вообще ее понадобится, раз мы приготовились путешествовать по недоступным глубинам Вселенной?
В Космосе грядет энергетический кризис?
Лоренс Форд в сотрудничестве с Мичеллом Пфенингом подсчитал грядущую потребность в отрицательной энергии, и его расчеты не могли обрадовать никого из поклонников «сайенс-фикшн». «Для путешествия с искривлением пространства понадобится в 10 миллиардов раз больше энергии, чем содержит вся видимая Вселенная», — таков был баланс космической экспедиции, подведенный Пфенингом. И все это для того, чтобы изготовить оболочку из вещества с отрицательной массой — оболочку толщиной всего 10-31 (десять в минус тридцать первой степени) сантиметра. «Я не думаю, что кому-нибудь удастся с этим справиться», — признался Форд.
Окончателен ли этот приговор? Согласятся ли с ним те, чьей рукой до Сириуса подать? «Форд и Пфенинг в своих расчетах исходят из того, что пространство изначально не искривлено, однако мы пока еще слишком мало знаем о квантовой гравитации. Возможно, она поможет путешествовать по космосу» (М. Алькубьерре).
Конечно, теория квантовой гравитации пока еще только создается, но это не мешает уже сейчас «подсчитывать барыши», которая она принесет. Так, в 2002 году физик Сергей Красников из Пулковской обсерватории вычислил, что при определенных условиях для корабля, оснащенного искривителем пространства, понадобится всего 10 килограммов этого странного вещества.
Впрочем, проблем хватает и без того. В космическом пространстве царит отнюдь не идеальный вакуум. Страшно представить себе, что произойдет, если корабль на огромной скорости столкнется с какой-нибудь крупицей или даже пылинкой. Поэтому бельгийский физик Крис ванден Брек, также увлеченный «игрой в космологический бисер», предложил, прежде чем отправлять кого-нибудь в полет, вторично искривить пространство, создав вокруг корабля своего рода защитную оболочку. Однако для этого потребуется не так уж мало вещества с отрицательной массой — в несколько раз больше, чем весит Солнце.
Кроме того, сама оболочка, в которую нужно втиснуть космический корабль, гораздо меньше, чем та бутылка, в которую иной умелец возьмет да и ввернет какой-нибудь выточенный им парусник. Диаметр отверстия в оболочке — этого «игольного ушка», сквозь которое надо проникнуть космонавтам, составит всего десять в минус тридцатой степени сантиметра.
Еще одна проблема, способная отвратить мечтателей от межзвездной космонавтики, заключается, по мнению португальского физика Жозе Натарио, в следующем: при движении корабля со сверхсветовой скоростью вокруг него возникнет горизонт событий. Корабль словно превратится в черную дыру. Ни один сигнал, исходящей из него, не достигнет сторонних наблюдателей. Всякое общение с экипажем будет исключено. «Можно даже не задумываться о техническом воплощении этой идеи. Чисто теоретически искривитель пространства невозможен», — отмечает Жозе Натарио.
Космонавты не сумеют даже управлять кораблем, например, тормозить. Им можно посоветовать лишь одно: прежде чем лететь к тому же Сириусу, нужно отправить туда обычный корабль, летящий со скоростью ниже световой. И тогда его капитан даст команду на посадку вновь прибывающей экспедиции. С таким же успехом, отправляясь из Москвы в Мадрид, нужно предварительно отправить туда пешего путешественника, чтобы он на месте позаботился о том, как встретить вас в аэропорту. А вам остается лишь дождаться, когда через пару лет из Мадрида придет телеграмма «На взлет!» Не правда ли, смешно такое вот «последнее слово техники»?
В своей работе Сергей Красников предложил еще один вариант решения проблемы. Перед стартом корабля нужно соорудить своего рода «сверхсветовое метро» — туннель из модифицированного пространства-времени. Но опять же, при сооружении туннеля нужно сперва «своим ходом» отправиться к цели вашего путешествия и, прибыв туда после многих лет странствий, дождаться, когда вашему примеру последуют те, кто от одной части космоса до другой мчатся за считанные секунды. Точнее, готовы мчаться! Так вот, пусть подождут окончания работ!
Смета строительства, составленная С. Красниковым, тоже ужаснет любого — даже нас, привыкших к тому, что на «строительные расходы» можно списывать невероятные суммы. Так, для возведения подобного туннеля к соседней звезде потребуется примерно в 1044 (десять в сорок четвертой степени) раз больше вещества с отрицательной массой, чем весит Солнце. Для сравнения: количество видимого нами вещества во Вселенной составляет примерно 1022 (положительных!) солнечных масс.
Так неужели подобные путешествия с одного края Космоса на другой придется отменить за невозможностью? Нет, горевать пока рано! Не получилось с двигателем, можно — на страницах теоретических работ — возвести какой-нибудь мост через полкосмоса кряду. Назовите этот мост, например, «червоточиной».
Эйнштейновское яблоко отдано на растерзание книжному червю?
«Червоточина — это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время; его вполне можно сравнить с тем «туннелем», который протачивает в ньютоновском яблоке червь, — без литературных образов, подобных тому, что привел профессор физики Монтанского университета Уильям Хискок, порой трудно разобраться в лабиринтах гипотетических миров, выстроенных современными теоретиками. — Пока червоточины — всего лишь теоретические конструкции, однако они могут нам помочь использовать возможные краевые условия общей теории относительности и эффекты теории квантовой гравитации — науки, которая только создается».
В одном из рассказов аргентинского писателя Адольфо Бьой Касареса, написанном несколько десятилетий назад, подобные туннели существуют даже на Земле. По ним можно пройти пешком, «не торопясь, что называется, нога за ногу, за пять минут», из Буэнос-Айреса в один из уругвайских городов, миновав за эти мгновения «каких-нибудь четыреста километров».
География Земли нам известна и к подобным фантазиям не располагает, но почему бы не помечтать о таких туннелях в Космосе — в столь неведомом нам космосе, где пока, словно в сказке, найдется место всему: зеркальным мирам, черным дырам, параллельным вселенным. Может быть, там находится и «вход в туннель, снаружи его не видно»?
«Они провалились. Внезапно все небо усеяли звезды. Элли заметила громадное облако пыли, вытянувшееся в спираль. Казалось, ее засасывает в черную дыру неимоверных размеров», —
так описывает проникновение в таинственный космический туннель Карл Саган.
Если бы подобные туннели существовали, то перед нами открылись бы неожиданные возможности посещать отдаленные области Вселенной. Туннели, как скоростные лифты, увозили бы нас туда, куда и помыслить попасть невозможно.
По тонкому льду Космоса
В середине восьмидесятых годов Кип Торн задался вопросом: а нельзя ли проникать в отдаленные районы космического пространства или даже другие Вселенные по пространственно-временным туннелям? Благодаря им, «червоточинам» мироздания, можно перехитрить законы природы и миновать барьер световой скорости. Разумеется, чтобы пуститься в межзвездный полет, надо выполнить ряд условий, иначе экспедиция не удастся. Торн сформулировал их так.
Во-первых, не всякая «червоточина» годится для путешествий. Вы же не рискнете переходить реку по тонкому льду и не отправитесь в горы, когда ожидают схода лавин. Вот и космический туннель должен быть стабильным объектом. Что станет со звездолетом, если туннель неожиданно сомкнётся? Чтобы укрепить туннель, надо покрыть его веществом с отрицательной массой.
Путешествие сквозь подобный туннель не должно длиться более года. Туннель должен пребывать в допустимом времени и пространстве. Он не может поглощать бесконечно большие количества материи и энергии.
Гравитационные силы следует свести к минимуму.
Кип Торн и его помощник Майкл Моррис нашли простое и элегантное решение уравнений Эйнштейна. Оно описывает «песочные часы» с двумя сплющенными чашами и узким коридором, соединяющим их. Позднее американский физик Мэтт Виссер и другие исследователи показали, что во Вселенной могли бы существовать «червоточины» иного рода. К примеру, модель Виссера представляет собой угловатую катушку (разумеется, четырехмерную) с прямоугольным коридором: космические корабли могли бы передвигаться по нему гораздо Увереннее, чем по туннелю, связывающему две половинки песочных часов.
