Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Кротовые норы. Путешествия во времени

До начала двадцатого столетия люди верили в абсолютное время. По другому говоря, каждому событию можно было совершенно точно приписать число, называемое «временем», и все исправные часы должны были демонстрировать однообразный интервал времени меж 2-мя событиями. Но открытие всепостоянства скорости света для хоть какого наблюдающего независимо от его движения, привело к созданию теории относительности и отказу от идеи единственного абсолютного времени. Моменты времени для событий стало нереально найти конкретным образом. Оказалось, что каждый наблюдающий имеет свою свою меру времени, закрепляемую его часами, и совсем необязательно, что показания часов различных наблюдателей сойдутся. Таким макаром, время стало более личным понятием, относящимся к наблюдающему, который его определяет. Все же время трактовали так, как будто это ровная жд линия, по которой можно двигаться только вперед либо вспять. А что, если жд линия ветвится либо имеет окружные пути и поезд, двигаясь вперед, ворачивается на станцию, которую уже проезжал? Другими словами, можно ли путешествовать в будущее либо в прошедшее? Такую возможность изучил Герберт Уэллс в «Машине времени», а прямо за ним и многочисленное огромное количество других фантастов. Но многие из мыслях научной фантастики, такие как подводные лодки и путешествия на Луну, стали научными фактами. Так каковы перспективы путешествий во времени?

Путешествия в будущее вероятны. Теория относительности указывает, что можно сделать машину времени, которая перенесет вас в будущее (рис. 30). Вы заходите в нее, ожидаете, выходите и обнаруживаете, что на Земле прошло еще больше времени, чем протекло вам. Сейчас мы не располагаем технологиями, позволяющими выполнить схожее, но это только дело техники: мы знаем, что это может быть. Один из методов построения таковой машины времени заключается в том, чтоб использовать феномен близнецов, который мы обсуждали в гл. 6. Данный метод подразумевает, что машина времени, в какой вы сидите, взмывает, разгоняется до околосветовой скорости, движется так какое то время (зависимо от того, как далековато вперед во времени вы желаете отправиться) и потом ворачивается вспять. Вас не должно поражать, что машина времени по совместительству является галлактическим кораблем, так как согласно теории относительности время и место взаимосвязаны. В любом случае в протяжении всей процедуры единственным «местом» вам будет помещение машины времени. Когда же вы выйдете наружу, то удостоверьтесь, что на Земле минуло больше времени, чем прошло вам. Вы сделали путешествие в будущее. Но можете ли возвратиться? Можем ли мы сделать условия, нужные для путешествия вспять во времени?

Рис. 30. Создатели в машине времени

1-ый намек на то, что законы физики позволяют людям путешествовать вспять во времени, появился в 1949 г ., когда Курт Гедель отыскал новое решение уравнений Эйнштейна, другими словами новейшую структуру места времени, допустимую исходя из убеждений общей теории относительности. Уравнениям Эйнштейна удовлетворяет много разных математических моделей Вселенной. Они различаются, к примеру, исходными либо граничными критериями. Мы должны проверить их физические пророчества, чтоб решить, соответствуют ли они Вселенной, в какой мы живем.

Как математик Гедель прославился своим подтверждением того, что не все настоящие утверждения можно обосновать, даже если дело сводится к попытке обосновать все настоящие утверждения предмета настолько ясно очерченного и формального, как математика. Подобно принципу неопределенности, аксиома Геделя о неполноте может быть базовым ограничением нашей возможности узнавать и предвещать Вселенную. Гедель познакомился с общей теорией относительности, когда на склоне лет работал с Эйнштейном в Принстонском институте многообещающих исследовательских работ. Место время Гёделя имело любопытную особенность: Вселенная у него крутилась как целое.

Какой смысл несет внутри себя утверждение, что крутится вся Вселенная? Крутиться — означает вертеться вокруг чего то, но не предполагает ли это существование недвижного центра вращения? Так что можно было бы спросить: крутится относительно чего? Ответ носит несколько технический нрав, но в главном сводится к тому, что удаленная материя крутится относительно направлений, на которые указывают оси волчков либо гироскопов. В пространстве времени Гёделя вращение имеет математический побочный эффект, состоящий в том, что если б кто то удалился на огромное расстояние от Земли, а потом возвратился, то он мог бы попасть на Землю до того момента, когда отправился в путь.

Эйнштейна очень расстраивало то, что его уравнения допускают схожее решение. Он считал, что общая теория относительности не должна позволять путешествия во времени. Но решение Гёделя, хотя и удовлетворяет уравнениям Эйнштейна, не соответствует Вселенной, в какой мы живем. Наблюдения демонстрируют, что наша Вселенная не крутится — по последней мере, это не приметно. Не считая того, вселенная Гёделя не расширяется, как наша. Но за прошлые годы ученые, анализирующие уравнения Эйнштейна, отыскали другие структуры места времени, применимые исходя из убеждений общей теории относительности и допускающие путешествие в прошедшее. Все же наблюдения микроволнового фона и данные о распространенности легких частей свидетельствуют, что ранешняя Вселенная не была искривлена так, как предугадывают эти модели и как требуется, чтоб стали вероятны путешествия во времени. Тот же самый вывод следует и из теоретических выкладок, при условии что справедливо предположение об отсутствии границ. Итак, вопрос сводится к последующему: если Вселенная вначале не искривлена так, как требуется для путешествий во времени, получится ли нам потом деформировать ограниченные области места времени так, чтоб это стало вероятным?

И так как время и место взаимосвязаны, вас снова таки не должно поражать, что вопрос о путешествиях вспять во времени тесновато переплетается с неувязкой перемещения на сверхсветовых скоростях. Несложно показать, что путешествия во времени подразумевают сверхсветовые передвижения: сделав завершающий шаг вашего путешествия перемещением вспять во времени, вы можете уложить всю вашу одиссею в сколь угодно маленький срок, а означает, можете передвигаться с неограниченной скоростью! Но, как мы увидим, правильно также и оборотное: если вы способны передвигаться с неограниченной скоростью, то можете и путешествовать вспять во времени — одно нереально без другого.

Неувязка путешествий со сверхсветовой скоростью очень занимает фантастов. Сущность ее состоит в последующем: согласно теории относительности, послав галлактический корабль к наиблежайшей звезде, альфе Центавра, которая находится на расстоянии около 4 световых лет, мы не можем рассчитывать, что его команда возвратится к нам и скажет о собственных открытиях ранее чем через восемь лет. А если б экспедиция отправилась к центру нашей Галактики, этот срок составил бы как минимум 100 тыщ лет. Гнусная ситуация для историй о межгалактических войнах!

Теория относительности оставляет одно утешение, снова таки касающееся феномена близнецов: можно сделать так, что галлактическим странникам путешествие покажется намного короче, чем оставшимся на Земле. Но малость радости в том, чтоб, проведя в галлактическом рейсе пару лет, найти по возвращении, что все, кого вы оставили, погибли тысячелетия вспять. И чтобы подогреть естественный человечий энтузиазм к своим историям, фантасты обязаны были представить, что в один прекрасный момент мы научимся передвигаться резвее света. Большая часть из их, кажется, не понимает того, что возможность передвигаться резвее света тянет за собой в согласовании с теорией относительности и возможность путешествий в прошедшее, как говорится в лимерике:

Очень шустрая мисс из Дакоты
Гласила: «Эйнштейн — это что то!
Раз летала я где то
Выше скорости света
И возвратилась за денек до отлета!»

Ключ к этой связи в том, что согласно теории относительности не существует не только лишь никакой единой для всех наблюдателей меры времени, но что при неких обстоятельствах нет нужды даже в том, чтоб наблюдатели были согласны относительно очередности событий. А именно, если два действия А и В происходят так далековато друг от друга в пространстве, что ракета должна передвигаться резвее света, чтоб поспеть от действия А к событию В, тогда два наблюдающего, перемещающиеся с разными скоростями, могут не согласиться, что случилось ранее: событие А либо событие В.

Допустим, например, что событие А — это финиш заключительного стометрового забега на Олимпийских играх 2012 г ., а событие В — открытие 100004 го Конгресса альфы Центавра. Допустим, что для наблюдающего на Земле событие А предшествует событию В. Скажем, событие В происходит годом позднее — в 2013 г . по времени Земли. Потому что Земля и альфа Центавра разбиты расстоянием около 4 световых лет, эти два действия удовлетворяют вышеупомянутому аспекту: хотя А случается до этого В, чтоб поспеть от А к В, вы должны передвигаться резвее света. В таких обстоятельствах наблюдающему на альфе Центавра, удаляющемуся от Земли с околосветовой скоростью, казалось бы, что действия имеют оборотный порядок: событие В происходит ранее действия А. Этот наблюдающий утверждал бы, что, перемещаясь резвее света, можно поспеть от действия В к событию А. Как следует, обладай вы способностью обгонять свет, смогли бы возвратиться назад от А к В до начала забега и сделать ставку, зная наверное, кто одолеет!

Тут появляется неувязка, связанная с преодолением светового барьера. Теория относительности утверждает, что по мере приближения к скорости света для ускорения галлактического корабля требуется все в большей и большей степени энергии. Тому есть экспериментальные доказательства, приобретенные не для галлактических кораблей, а для простых частиц, разгоняемых на ускорителях, которыми располагают, к примеру, Государственная лаборатория имени Ферми в США либо Европейский центр ядерных исследовательских работ (ЦЕРН). Нам удается ускорять частички до 99,99% скорости света, но не проскочить световой барьер, сколько бы ни наращивалась мощность установки. Так и с галлактическими кораблями: независимо от мощности ракеты они не могут разгоняться выше скорости света. И так как путешествие в прошедшее может быть только при перемещении резвее света, это, казалось бы, исключает и скоростные галлактические перелеты, и путешествия вспять во времени.

Здесь, но, вероятен некоторый обходной маневр. Можно было бы испытать деформировать место время так, чтоб открылся маленький путь из А в В. Один из методов заключается в том, чтоб сделать из А и В так именуемую кротовую нору. Как ясно из самого термина, кротовая нора — это узкая пространственно временная трубка, которая может соединять две дальние друг от друга области практически плоского места (рис. 31). Тут выслеживается отдаленное сходство с той ситуацией, когда вы находитесь у подножия высочайшего горного хребта. Чтоб попасть на другую сторону, необходимо длительно взбираться наверх, а потом спускаться. Но этого не будет нужно, если толщу скальной породы пронизывает огромный горизонтальный тоннель. Представим, что можно сделать либо отыскать кротовую нору, ведомую из нашей Галлактики к альфе Центавра. Протяженность таковой норы могла бы составлять всего несколько миллионов км, хотя в обыкновенном пространстве расстояние меж Землей и альфой Центавра составляет около сорока миллионов миллионов км. Если б мы передали через кротовую нору весть об итогах стометрового забега, наше сообщение успело бы достигнуть цели за длительное время до открытия конгресса. Но тогда наблюдающий, парящий к Земле, тоже отыскал бы кротовую нору, которая позволила бы ему добраться до Земли с открытия конгресса на альфе Центавра до забега. Так что кротовые норы, подобно хоть каким другим методам сверхсветового перемещения, позволили бы путешествовать в прошедшее.

Рис. 31. Кротовая нора.

Если кротовые норы есть, они могут служить кратчайшими способами меж удаленными точками галлактического места.

Мысль кротовых нор, соединяющих разные области места времени, не придумана фантастами, а всходит к очень авторитетному источнику. В 1935 г . Альберт Эйнштейн и Натан Розен написали работу, в какой обосновывали, что общая теория относительности допускает образование того, что они окрестили «мостами» и что сейчас понятно как кротовые норы.

Мосты Эйнштейна—Розена не могли существовать довольно длительно, чтоб через их прошел галлактический корабль: при закрытии кротовой норы корабль попал бы в сингулярность. Но было высказано предложение, что технологически развитая цивилизация могла бы держать кротовую нору открытой. Можно показать, что для заслуги этого либо для сворачивания места времени хоть каким другим методом, допускающим путешествия во времени, нужна область места времени с отрицательной кривизной, схожая поверхности седла. Рядовая материя, владеющая положительной плотностью энергии, присваивает месту времени положительную кривизну, напоминающую поверхность сферы. Потому для таковой деформации места времени, которая позволит путешествовать в прошедшее, пригодится материя с отрицательной плотностью энергии.

Что значит отрицательная плотность энергии? Энергия отдаленно припоминает средства: располагая положительным балансом, вы сможете по различному распределять деньги по счетам, но согласно традиционным законам, которые признавались сначала двадцатого столетия, ни с какого счета нельзя снять больше средств, чем на нем лежит. Таким макаром, эти традиционные законы исключали отрицательную плотность энергии и, как следует, всякую возможность путешествий вспять во времени. Но, как мы проявили в прошлых главах, традиционные законы были потеснены квантовыми, основанными на принципе неопределенности. Квантовые законы либеральнее и допускают перерасход средств на одном либо 2-ух счетах при условии, что общий баланс положителен. Другими словами, квантовая теория допускает отрицательную плотность энергии в неких областях места, при условии что она компенсируется положительной плотностью энергии в других областях, так чтоб энергия в целом оставалась положительной. Итак, у нас есть основания мыслить, что место время может быть деформировано, при этом его можно свернуть так, что это сделает вероятными путешествия во времени.

Согласно фейнмановскому способу интегралов по траекториям собственного рода путешествия в прошедшее происходят в масштабе отдельных частиц. В модели Фейнмана частичка, передвигающаяся вперед во времени, эквивалентна античастице, перемещающейся вспять во времени. Его математический аппарат позволяет рассматривать пару из частички и античастицы, которые появляются совместно и потом взаимно уничтожаются, как одну частичку, перемещающуюся по замкнутой петле в пространстве времени. Чтоб узреть это, поначалу изобразим процесс обычным методом. В некий момент, скажем в момент А, образуются частичка и античастица. Обе они движутся вперед во времени. Позже, в момент В, они вступают во взаимодействие и аннигилируют. До момента А и после момента В никаких частиц не существует. Все же, следуя за Фейнманом, вы сможете посмотреть на это по другому. В момент А появляется единственная частичка. Она движется вперед во времени к моменту В, а потом ворачивается вспять во времени к моменту А. Заместо частички и античастицы, вместе передвигающихся вперед во времени, существует только один объект, перемещающийся по петле от момента А к моменту В и назад. Когда объект движется вперед во времени (от момента А к моменту В), он именуется частичкой. Когда же он перемещается вспять во времени (от момента В к моменту А), это античастица, путешествующая вперед во времени (рис. 32). Такое путешествие во времени способно вызывать наблюдаемые эффекты. Потому правомерно спросить: допускает ли квантовая теория путешествия во времени макроскопического масштаба, которые люди могли бы использовать? На 1-ый взор кажется, что допускает. Фейнмановские интегралы по траекториям должны обхватывать все вероятные сценарии, а означает, и те, в каких место время так деформировано, что допускает путешествия в прошедшее.

Рис. 32. Античастица по Фейнману.

Античастицу можно рассматривать как частичку, путешествующую вспять во времени. Тогда виртуальную пару частичка—античастица допустимо принимать как частичку, передвигающуюся по замкнутой петле в пространстве времени.

Беря во внимание эти теоретические суждения, можно было бы возлагать, что прогресс науки и техники позволит нам в конечном счете выстроить машину времени. И все же, даже если считать, что известные законы физики не исключают способности путешествий во времени, есть ли другие предпосылки колебаться в том, что они вероятны?

Сначала, появляется вопрос: если можно путешествовать в прошедшее, почему никто не прибыл к нам из грядущего и не произнес, как это делается? Не исключено, что имеются весомые предпосылки, почему было бы неразумно раскрыть тайну путешествий во времени нам, стоящим на примитивной ступени развития, и, если людская натура не поменяется конструктивно, тяжело ждать, что какой нибудь гость из грядущего проговорится. Естественно, кое кто станет утверждать, как будто НЛО — свидетельство того, что нас посещают либо инопланетяне, либо люди из грядущего. (Беря во внимание расстояния до других звезд, добраться к нам за более либо наименее применимое время инопланетяне могли бы, только перемещаясь резвее света, так что эти две способности, видимо, можно считать эквивалентными.) Отсутствие визитеров из грядущего правомерно также списать на то, что прошедшее зафиксировано, так как мы следили его и удостоверились, что оно не имеет деформаций, требуемых для путешествий вспять из грядущего. С другой стороны, будущее непонятно и открыто и в нем полностью может повстречаться нужное искривление. Это означало бы, что любые путешествия во времени ограничены будущим по отношению к нам временем. А в реальном нет никаких шансов на возникновение капитана Кирка и звездолета «Энтерпрайз».

Произнесенное, может, и разъясняет, почему мы пока не смотрим наплыва туристов из грядущего, но не снимает другой трудности, которая возникнет, если кто то возвратится вспять во времени и изменит ход вещей. Как мы тогда избавимся от недоразумений с историей? Представьте для себя, к примеру, что кто то возвратился в прошедшее и передал нацистам секрет атомной бомбы. Либо вы возвратились вспять и уничтожили собственного прапрадеда, до того как он обзавелся детками. Есть много версий этого феномена, но сущность у их одна — противоречия, связанные с возможностью свободно изменять прошедшее. Похоже, имеется два метода разрешить парадоксы, связанные с путешествиями во времени.

1-ый подход можно именовать концепцией согласованной истории. Он подразумевает, что, даже если место время деформировано таким макаром, что можно переместиться в прошедшее, происходящее в пространстве времени должно быть согласованным решением физических уравнений. Другими словами, вы не можете переместиться вспять во времени, если история уже зафиксировала, что вы не ворачивались, не убивали собственного прапрадеда и не сделали всех других действий, которые противоречили бы истории того, как вы достигнули собственного текущего состояния в реальном времени. Более того, возвратившись в прошедшее, вы бы не могли поменять зафиксированную историю — просто следовали бы ей. В данном представлении прошедшее и будущее предопределены: они лишают вас свободы воли, способности поступать, как вам охото.

Естественно, можно утверждать, что свободная воля все равно иллюзия. Если вправду существует всеобъятная физическая теория, которая управляет всем сущим, то следует считать, что она детерминирует и наши деяния. Но она делает это так, что ее следствия нереально предвычислить для такового сложного организма, как человеческое существо, и, не считая того, она включает определенный элемент случайности, соответственный квантово механическим эффектам. Это позволяет гласить, что наши декларации о свободной воле человека проистекают из невозможности предсказать, что он будет делать. Но, если человек улетит на галлактическом корабле и вернется ранее, чем отправился, мы сможем предсказать, чт о он либо она сделает, так как это будет частью зафиксированной истории. Таким макаром, в схожей ситуации путник во времени не обладал бы свободой воли ни в одном смысле.

Другой вероятный метод решения парадоксов путешествия во времени можно именовать догадкой другой истории. Мысль его заключается в том, что, когда путники во времени ворачиваются в прошедшее, они попадают в другие истории, которые отличаются от зафиксированной истории. Таким макаром, они могут действовать свободно, вне связи со собственной прежней историей. Стивен Спилберг вволю позабавился, обыгрывая это представление в фильмах «Назад в будущее»: Марти Макфлай, возвратившись в прошедшее, сумел поменять к наилучшему историю отношений собственных родителей.

Догадка другой истории очень припоминает то, как Ричард Фейнман разъясняет квантовую теорию при помощи интегралов по траекториям. Этот подход утверждает, что у Вселенной нет одной единственной истории — вернее считать, что у нее все есть вероятные истории, любая из которых обладает той либо другой вероятностью. Но меж способом Фейнмана и догадкой другой истории, похоже, существует принципиальное различие. В интегралах Фейнмана любая линия движения полностью включает место время и все, что в нем находится. Место время может быть деформировано таким макаром, что станет реальным перемещение на ракете в прошедшее. Но ракета осталась бы в том же самом пространстве времени, а означает, в той же самой истории, которая должна оставаться согласованной. Таким макаром, фейнмановская теория интегралов по траекториям быстрее поддерживает догадку согласованной, а не другой истории.

Избежать обозначенных заморочек посодействовало бы принятие положения, которое можно именовать догадкой о защите хронологии. Это положение утверждает, что законы физики воспрещают перенос инфы в прошедшее макроскопическими телами. Данная догадка не подтверждена, но есть предпосылки считать, что она верна. Как демонстрируют вычисления, при деформациях места времени, достаточных для путешествий в прошедшее, таким путешествиям способны воспрепятствовать квантово механические эффекты. Правда, полной убежденности в этом еще как бы нет, и вопрос о способности путешествий во времени пока остается открытым. Но мы не рекомендуем вам держать по этому вопросу пари: вдруг ваш противник мошенничает, зная будущее наперед?

Комментарии запрещены.