Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 10
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Машина времени Стивена Хокинга
Знаменитый английский ученый Стивен Хокинг — человек удивительной судьбы. Автор научных бестселлеров «Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр», книги, разошедшейся 10-миллионным тиражом, и популярного изложения теории относительности «Мир в ореховой скорлупке» — с молодых лет передвигается в инвалидном кресле и общается при помощи синтезатора речи.
Диагноз-приговор — «боковой амиотрофическтий склероз» — был поставлен выпускнику Оксфорда, когда ему исполнился 21 год. В 22 он начал работать в Кембриджском университете, заняв со временем ту самую кафедру, которую некогда занимал сам сэр Исаак Ньютон. Невзирая на инвалидность, ученый был дважды женат, а в свои 68 лет он по-прежнему колесит по миру. В 2006 году он 25 секунд парил в невесомости во время полета на самолете Boeing 727 и собирается полететь в космос, как только у него появится такая возможность.
Недавно С. Хокинг опубликовал очередную статью о возможности путешествий во времени, сокращенный перевод которой мы и предлагаем вашему вниманию.
«Машина времени будет вовсе не такой, какой ее увидел Герберт Уэллс, но она обязательно будет», — утверждает ученый.
Я — физик, космолог и фантазер, пишет С. Хокинг.
Хотя я не могу двигаться и говорю с помощью компьютера, на мой взгляд, я свободен. Мой мозг работает бесплатно и беспрерывно над проблемами изучения Вселенной и способен дать ответы на многие важные вопросы. Например, на такие: «Возможны ли путешествия во времени? Можем ли мы открыть портал в прошлое или найти ссылку на будущее? Способны ли мы, в конечном счете, использовать законы природы, чтобы стать хозяевами самого времени?»
Путешествия во времени долгое время считались научной ересью. Я тоже не говорил об этом, опасаясь обвинений в легкомыслии и мистицизме. Но мне надоело быть осторожным. Я одержим временем. Если бы у меня была машина времени, я бы мог посетить Мэрилин Монро и узнать, как у нее дела, или зайти к Галилео Галилею в тот момент, когда он впервые направил телескоп на небо. Может быть, я бы даже отправился на край Вселенной, чтобы узнать, как закончится наша космическая история.
Чтобы понять, как можно осуществить путешествия во времени, мы должны посмотреть на время глазами физиков — через четвертое измерение. Это не так сложно, как кажется.
Каждый школьник знает, что все физические объекты существуют в трех измерениях. Все имеет длину, ширину и высоту. Но есть и другой вид длины — продолжительность времени. В то время как человек может прожить в среднем около 80 лет, камни в Стоунхендже, например, стоят вокруг уже в течение многих тысяч лет. А продолжительность существования Солнечной системы составляет как минимум миллиарды лет. Все имеет протяженность во времени так же, как и в пространстве. Путешествие во времени означает «одолеть длину четвертого измерения».
Чтобы понять, что это значит, давайте представим для начала обычное путешествие на автомобиле. Пока машина движется по прямой линии, мы передвигаемся в одном измерении. Повернув направо или налево, мы добавим второе измерение. Если машина поднимается на косогор или спускается в низину по горной дороге, то мы добавим еще и третье измерение. А проделав путь из пункта А до пункта В, мы затратили на это какое-то время, значит, использовали еще и четвертое измерение.
Однако таким образом мы можем двигаться только из прошлого в будущее через момент настоящего с определенной скоростью истечения времени. Ни ускорить его, ни замедлить, ни тем более повернуть вспять мы пока не умеем.
Как нам найти иные пути через четвертое измерение?
В фантастических фильмах такие путешествия осуществляются с помощью особых машин времени, потребляющих большое количество энергии. Машина для своего перемещения создает путь через четвертое измерение, туннель во времени. При этом путешественник во времени знает, как войти в тоннель времени, а также где и когда он из него выйдет. Мы пока такой возможностью не располагаем. Но это вовсе не значит, что сама концепция путешествий во времени через тоннели в пространстве-времени так уж сумасбродна.
Физики давно размышляют о туннелях времени. И они пришли к выводу, что их существование не противоречит законам природы. Более того, им даже придумали особое название — кротовые норы или кротовины. А еще иногда их называют червоточинами, намекая на тот факт, что у плодового червяка есть два способа попасть на противоположную сторону яблока. Он может выбрать длинный путь и проползти по поверхности. А может и прогрызть короткий туннель-червоточину через середину яблока.
Правда, физические червоточины вокруг нас слишком малы, чтобы мы могли их видеть. И кротовины, судя по всему, тоже невелики. Они существуют где-то в закоулках пространства и времени. Пока они являются лишь теоретическими моделями, предсказанными теорией относительности Эйнштейна. Из нее следует, что могут существовать некие туннели, которые связывают два места в пространстве-времен и напрямую, кратчайшим путем.
И если вход в такой туннель находится в нашей Вселенной, то выход из него может быть уже в другой вселенной. Правда, эти кротовины остаются лишь гипотетическими, поскольку их никто никогда не видел. Но они уже были использованы кинематографистами в качестве каналов для путешествия во времени, например, в фильмах «Бандиты времени» (1981) и «Звездные врата» (1994).
Мир не состоит лишь из плоских и твердых тел. Если вы посмотрите внимательно вокруг, вы найдете в нем множество отверстий и складок. Даже в таком гладком предмете, как бассейн или мяч, все равно есть крошечные трещины и пустоты. Аналогично, по всей вероятности, устроено и четвертое измерение.
Согласно нынешним представлениям теоретиков, если мы будем рассматривать окружающее нас пространство-время в самом маленьком масштабе, меньше даже, чем на молекулярно-атомном уровне, то обнаружим нечто, что теоретики называют квантовой пеной. Именно здесь и существуют, по всей вероятности, кротовые норы. И они, похоже, в самом деле могут связывать между собой два разных места и два отрезка времени.
К сожалению, та же теория утверждает, что время жизни такого туннеля ничтожно, а сам он составляет всего навсего одну миллиардную триллионных долей сантиметра в поперечнике. В общем, слишком мал, чтобы по нему мог пройти человек. Однако некоторые ученые полагают, что это станет возможным, если мы отыщем возможность расширить такую кротовину настолько, чтобы сквозь нее мог пролететь космический корабль. Более того, они полагают, что со временем человечество научится строить такие тоннели по своему усмотрению. В итоге мы получим замечательное устройство, один конец которого может быть здесь, в околоземном пространстве, а другой далеко-далеко, возле самой дальней звезды или планеты.
При этом не исключено, что наш корабль сможет совершить мгновенное перемещение не только в пространстве, но и во времени. И тогда свидетелями нашей посадки могут стать, к примеру, динозавры.
Однако есть несколько проблем, которые делают путешествия во времени, казалось бы, невозможными.
Возьмем, к примеру, такой парадокс.
Мне не нравится, когда ученых в кино называют сумасшедшими, субъектами не от мира сего. Но давайте все же представим, что один из таких гениев построил тоннель времени, который тянется в прошлое. Пройдя через такой туннель, ученый сможет увидеть, каким он был сам, например, час назад.
А теперь допустим на минуту, что он и в самом деле настолько сумасшедший, что решил застрелить своего предшественника. Но ведь тем самым он убьет самого себя. А если он был мертв час тому назад, то как он тогда смог выстрелить?..
Эту кошмарную ситуацию теоретики пытались разрешить всевозможными способами. И кое-что им удалось придумать. Например, я полагаю, что в природе существуют некие запреты, которые не позволят человеку причинить вред самому себе или еще кому-то в прошлом.
Не вдаваясь в путаницу физики и математики, скажем, что, к примеру, у сумасшедшего в такой ситуации обязательно откажет пистолет. Или он просто не сможет отыскать самого себя в прошлом… Словом, всегда найдется причина, чтобы подобные неприятности не состоялись.
Но это еще не все. Большей проблемой, к сожалению, пока являются сами по себе червоточины. Дело в том, что согласно теории они являются системами с положительной обратной связью. То есть, только кто-либо попытается раздуть крошечную червоточину, как процесс станет лавинообразным. И тоннель разрушится, взорвется еще до того, как кто-либо успеет проскочить сквозь него. И, чем укрепить его, ученые пока не знают.
Однако вышесказанное вовсе не означает, что путешествие во времени принципиально невозможно. Есть и иные способы воздействия на течение времени. Одна из идей была впервые предложена Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. Он указал, что скорость течения времени может быть увязана со скоростью передвижения самой «машины времени». И оказался прав. Точнейшие часы, помещенные на борт искусственного спутника Земли, летящего со скоростью около 8 км/с, показали, что время в космосе бежит чуть медленнее, чем на Земле.
