Маршрут перехода по лоренцевской червоточине

В ходе исследования вариантов пространственно‑временных путешествий выяснилось, что для них неплохо подходят довольно узкие «червоточины», получившие название лоренцевских, по имени одного из создателей теории относительности, известного голландского физика Хендрика Антона Лоренца.

 

ЧЕРВОТОЧИНЫ ПРОСТРАНСТВА‑ВРЕМЕНИ

 

Успех романа Сагана и особенно поставленного по его мотивам фильма, а также последующие публикации Торна вызвали самый горячий интерес к проблеме межпространственных переходов. Вскоре выявились два основных направления исследований – квантовое и полуклассическое. Квантовые червоточины подчиняются как уравнениям теории относительности, так и принципам квантовой механики, и вначале казалось, что они довольно неустойчивы. Первичные расчеты показывали, что космонавты, летящие по подпространственному туннелю червоточины, могут в любой момент «закуклиться» в коконе замкнутого пространства, который через мгновение раскроется в канал, ведущий в совершенно невообразимую точку пространства‑времени. В отличие от этого полуклассические кротовые норы пролегают хоть и в сильно искривленном, но все же не кипящем вакууме пространства‑времени, и вроде бы на первый взгляд должны быть устойчивее своих квантовых аналогов. Поскольку их поведение более предсказуемо, долгое время считалось, что они лучше подходят для перемещений во времени, а не пространстве.

Однако уже на следующем витке развития исследований ситуация кардинально поменялась и углубленные расчеты показали, что именно полуклассические червоточины скорее всего и будут наиболее нестабильны. Похоже, что переходы по таким каналам лишены всякого научного смысла, поскольку все материальные тела, включая космонавтов или исследовательские зонды, тут же оказывались бы замкнутыми в иной реальности, с иными физическими законами и иным числом измерений. Трудно сказать, что произошло бы в этом случае с живой и тем более мыслящей материей. Например, замечательный математик и популяризатор науки Мартин Гарднер в своем рассказе «Нульсторонний профессор» высказывает мысль, что ничего страшного с человеком в иных измерениях не произойдет, главное – правильно построить алгоритм возвращения в наш мир, который математики любят называть четырехмерным многообразием, а физики – пространственно‑временным континуумом. Наглядно представить себе путешествие в подпространственном канале иных измерений довольно трудно, если не сказать – невозможно, однако здесь нам на помощь приходит художественное воображение замечательного голландского графика Мориса Эсхера, создавшего целую галерею «невозможных» пространственных проекций.

А вот именно к квантовым червоточинам вывод о возможности путешествия в подпространстве не относится, они способны действовать достаточно долго, чтобы пропустить через свою горловину космический корабль со всеми его пассажирами. Но делать окончательные заключения еще рано. Квантовый червячный ход также часто будет работать с совершенно непредсказуемым результатом. Если вам надо лететь к Веге, вы можете попасть к Сириусу, а то и вовсе очутиться у динозавров. В общем, пока еще ученые не придумали конструкцию достаточно надежных кротовых нор для космической машины времени.

Исследования теоретиков также показывают, что антигравитационный материал с отрицательным давлением, необходимый для облицовки стен подпространственных туннелей, во многом похож на таинственную темную энергию, благодаря которой космическое пространство расширяется с возрастающей скоростью. Физическая природа этой энергии пока еще непонятна. А ведь от ее свойств зависит судьба нашего мира. Так, не исключено, что в далеком будущем темная энергия может просто разорвать в клочья всю обычную материю от галактик до атомов. Однако есть и более оптимистичные сценарии будущего, в которых темная энергия потеряет стабильность и саморазрушится.

Мостики Эйнштейна – Розена чем‑то напоминают подземные уличные переходы. Различие лишь в том, что подпространственные каналы соединяют не только разные части нашей Метагалактики, но и разные времена. Двигаясь вдоль червоточины, можно попасть как в отдаленный участок Вселенной, так и в другую эпоху. Космическая система кротовых нор, подобная описанной в романе К. Сагана, могла бы служить своеобразной транспортной сетью, быстро переносящей нас из прошлого в отдаленное будущее и обратно – в наше настоящее и в прошлое.

Однако насколько правдоподобны выводы физиков‑теоретиков? Существуют ли в действительности червячные ходы в пространстве‑времени, или же это всего лишь нереализуемые математические фантазии? Но тогда почему они не реализуются, ведь опыт убеждает нас в том, что в мире воплощается все, что не противоречит законам природы? И самый главный вопрос – можно ли предложить какие‑либо реальные эксперименты, вплоть до создания искусственных подпространственных кротовых нор, пусть даже в отдаленном будущем, когда наша цивилизация станет достаточно развитой и мощной?

Путь в иные миры

В научно‑фантастической литературе часто рассказывается о самых экзотичных способах преодолеть пространство и время. Там можно встретить и проколы трехмерного евклидова пространства, и нуль‑транспортировки, не говоря уже о прыжках в подпространство и вневременных лифтах. Родилась даже своеобразная тактика будущих космических сражений, когда звездолеты землян уходят в подпространство и неожиданно выныривают оттуда прямо у баз инопланетян, мгновенно промчавшись миллионы километров. Как современные субмарины – нырнули, сделались невидимыми и вынырнули у кораблей противника.

 

Морис Корнелис Эсхер. Водопад

 

Внепространственный прыжок

В научной фантастике межпространственные переходы выглядят так: «Ходовую рубку корабля заполнила сиреневая мгла, дробящая и искажающая контуры навигационных приборов. Ярко вспыхнули и тут же погасли все мониторы, а экраны дальнего обзора наполнились блуждающими разноцветными искрами… Космонавты на мгновение почувствовали, что теряют сознание и проваливаются в звенящую черноту, перед глазами у них поплыли яркие радужные круги… Неожиданно окружающее пространство взорвалось сполохами радужного света, одновременно включились приборы и начал выдавать команды бортовой компьютер… Подпространственный переход состоялся!»

 

ВАКУУМНАЯ ПЕНА

 

Здесь стоит вспомнить об очень любопытном факте, что кажущееся нам пустым пространство физического вакуума только кажется таковым. При очень большом увеличении оно похоже на шевелящуюся мягкую губку или кипящую мыльную пену, где вспыхивают и мгновенно гаснут всплески полей, а окружающее пространство‑время под действием их тяготения искривляется и скручивается в микроскопические пузырьки и подобия раковин, в которых возникают многочисленные воронки и «ручки» сверхмикроскопических червоточин. Правда, размеры их невообразимо малы – песчинка для них так же велика, как для нас сама Метагалактика. Естественно, что ни один современный прибор не может зафиксировать следы таких объектов. Исследовать их математики и физики‑теоретики могут лишь умозрительно, строя компьютерные модели. Но именно с существованием подобных удивительнейших объектов ученые связывают возможность еще одного типа подпространственных переходов, впрочем, более подробно об этом будет рассказано в следующем разделе.

Данные вопросы – на грани научной фантастики, однако сегодня их серьезно обсуждают и сами ученые, поскольку это помогает лучше понять особенности современной теории и представить себе гипотетические возможности космических цивилизаций.

Серьезный анализ возможностей подпространственных переходов пока доступен только математике, поскольку ее формулы – единственный способ, позволяющий обрисовать контуры воображаемых миров и сложные пространственно‑временные структуры. Посвященные этим вопросам научные работы напоминают лес формул, но если не претендовать на большую строгость и пользоваться наглядными образами, то общая постановка вопросов и результаты исследований могут быть доступны и далеким от теоретической физики читателям.

Разумеется, и писатели, и журналисты, рассказывающие о подпространственных перемещениях, зачастую просто создают образ чего‑то таинственного и непонятного. И тем не менее фантасты часто бывают не так уж далеки от истины. Представим себе двухмерный мир – что‑то вроде бесконечно тонкого листа бумаги, у которого две стороны слились в одну. В таком мире, так же как и в нашем, любые две отстоящие друг от друга точки соединяет множество тропинок, но среди них всегда есть самая короткая, и если мы хотим попасть в другую точку как можно скорее, нам следует воспользоваться именно этой дорожкой.

Если же в начале и в конце пути изогнуть, продавить пространство, образовав воронки и соединив их трубкой‑каналом, то мы получим мгновенный переход между двумя удаленными точками двухмерного мира. Вот такой канал мы вправе назвать проколом пространства, нуль‑транспортировкой и другими терминами, придуманными писателями‑фантастами. При этом подобные подпространственные переходы нигде не будут выходить за пределы своей двухмерной вселенной, поскольку все точки – и на листе, и в канале, и на склонах воронок – принадлежат одной и той же двухмерной поверхности. Если свернуть такой лист в цилиндр, то канал перехода будет напоминать ручку у чашки. В трехмерном пространстве он существует сам по себе, независимо от того, есть обнимающее его трехмерное пространство или же его вообще нет в природе.

Мы только что говорили о подобных кротовых норах, или, как их еще называют, червячных ходах в нашем, трехмерном пространстве. И вот что еще особенно важно: такой плоский двухмерный мир может иметь одну пространственную, а вторую временную координату. Тогда проколы из пространственных превратятся в пространственно‑временные, соединяя точки с разными временами и служа туннелями для путешествий в иную историческую реальность. Несмотря на кажущуюся мистичность, многие физики уверены в осуществимости таких проектов, поскольку они основываются на принципах квантовой теории. Трудно пока еще говорить о конкретных деталях строения «подпространственного метро» будущего, но реальность его осуществления в том или ином варианте практически не вызывает сомнений.

Картина, конечно, фантастическая, но у нее есть один неожиданный аспект. Некоторые пространственные пузырьки только извне, для внешнего наблюдателя, выглядят как ультрамалые объекты, а изнутри, измеренные с помощью их собственных эталонов длины и времени, представляют собой огромные космические миры – вселенные. В принципе, хотя с первого взгляда это кажется совершенно невероятным, может выйти так, что наш мир – один из таких пузырьков. Во всяком случае, современная физика вполне допускает подобную возможность.

Когда речь идет о поиске подпространственных червоточин, первое, что обращает на себя внимание, – это бездонные провалы сколлапсировавших «застывших звезд». Об этих удивительнейших космических объектах мы уже много рассказывали и сейчас не будем подробно останавливаться на их свойствах.

Астрофизики считают, что многие свойства коллапсаров говорят о том, что воронки замерзших звезд вполне могут быть входными порталами червоточин пространства‑времени. Если это так, то можно (пока еще чисто умозрительно) попытаться приспособить их для путешествий в пространстве и времени, ведь время в их окрестностях останавливается лишь для внешнего наблюдателя, а для космонавтов, устремившихся в жерло черной дыры, все будет идти своим чередом, и никакого замирания процессов они не заметят.

Эта гипотеза особенно интересна тем, что астрономические теории предсказывают существование удивительных объектов с прямо противоположными коллапсарам свойствами. Такие «белые дыры» еще более загадочны, чем их черные сестры, и должны неудержимо извергать вещество. Нырнув в зев черной дыры, звездолет мог бы вынырнуть из диска ее белой сестры в какую‑нибудь пространственно‑временную область нашего мира или совсем в другую вселенную, связанную с нашей лишь тонкой горловиной червячного лаза.

К сожалению, есть большие сомнения в реальности подобных путешествий. Дело в том, что гравитационные поля вблизи гравитационных радиусов черных и белых дыр неимоверно велики и быстро растут по мере того, как звездолет втягивается внутрь подпространственного канала. Они сначала закрутят и вытянут корабль в длинные нити, а затем разорвут их на мельчайшие частички. Даже в земных условиях, где тяготение сравнительно невелико, силы притяжения на поверхности планеты и на орбите спутника значительно отличаются. На поверхности Земли они вызывают многометровой высоты приливы и отливы, ну а в недрах застывших звезд – коллапсаров перепады гравитационных сил просто чудовищны. Им не могут противостоять, распадаясь на части, не только атомные ядра, но и элементарные частицы. И спастись никак нельзя, обратного пути нет, ведь черная дыра не выпускает даже лучей света.

Некоторые астрофизики считают, что есть определенные надежды на вращающиеся коллапсары. В этом случае связанные с вращением центробежные эффекты отчасти компенсируют притяжение, и это может сделать входной портал проходимым. Однако расчеты других физиков‑теоретиков показывают, что при этом подпространственная червоточина становится крайне неустойчива и под действием стягивающих гравитационных сил может мгновенно «схлопнуться». Сквозь нее нельзя проскочить, даже со скоростью света! К тому же происходящие внутри процессы перестройки вакуума порождают мощные потоки смертоносной радиации.

Как видно, естественные коллапсары не очень‑то подходящие элементы для создания машин времени. Но если нельзя воспользоваться свойствами замерзших звезд в пространстве, может быть, удастся сконструировать искусственный подпространственный портал?