Машины места и времени
Машины места и времени
Александр ВОЛКОВ
В современной физике равномерно утверждается идея о том, что наша Вселенная — только одна из бессчетного огромного количества вселенных. Некие из их, по-видимому, в точности напоминают нашу; в других могут существовать совсем другие законы природы и другое количество размерностей; там вообщем можно повстречать все, что обещает математика. Догадка параллельных вселенных очень комфортна, исходя из убеждений физиков. В принципе, она разъясняет, почему мы живем в наилучшем из миров. И даже позволяет обсудить вопрос, как добраться до других миров.
Теория Эйнштейна не воспрещает переноситься из одной точки галлактического места в другую со скоростью выше световой — принципиально только избрать особенный маршрут. Пусть произнесенное кажется фантастичным, но ведь научная фантастика расширяет способности нашего воображения и представления современной физики!Может быть, с течением времени галлактические корабли научатся преодолевать пространство-время и сновать по туннелям-червоточинам, хотя расчеты демонстрируют, что для этого будет нужно несусветное количество отрицательной энергии, другими словами энергии наименьшей, чем у абсолютного вакуума. Догадка, показавшаяся во 2-ой половине прошедшего века, как и раньше вызывает большой энтузиазм у ученых. Сначала ХХI века появилось несколько суровых исследований, посвященных таинственным галлактическим образованиям.
В ближайшее время австрийский математик Курт Гедель (1906-1978) стал по-настоящему культовой фигурой на Западе. Чем он должен этим всплеском популярности (см. «Познание — сила», №8/2004, №2/2005)? Сначала, своими прозрениями в области космологии. Полста лет вспять он вывел формулу, которая сулила нам то, о чем мы и не помышляли грезить. Оказывается, мы можем возвратиться в прошедшее! Эта мысль, подкрепленная серьезной математической логикой, ужаснула Эйнштейна, ибо опровергала обычные для нас представления и нарушала причинно-следственные связи в мироздании. В наши деньки физики поновой открывают наследство Геделя.
Многоголосица многомирья
Все почаще в теоретических работах космологов наша Вселенная, как в зеркалах, отражается в многочисленном рое для себя схожих. Миры параллельных миров умножаются до бесконечности. Миры наших двойников, которые в других существованиях поддаются всем тем соблазнам, от которых мы отказались, — и напротив. Миры, во всем не похожие на наш: с совсем другими законами природы и натуральными константами, с течением времени, текущем в другом направлении, с частичками, мчащимися со сверхсветовой скоростью. Миры мистиков, поэтов, философов. «Слушай: за углом катастрофически славный мир, ей-ей; идем!» Сколько раз, подобно южноамериканскому лирику Эдварду Каммингсу, литераторы звали нас перенестись, пусть на уровне мыслей, в тот хотимый мир, где реализуется все, что мы чаяли узреть…
«Мысль параллельных вселенных казалась ученым очень подозрительной — собственного рода прибежищем эзотериков, фантазеров и шарлатанов. Хоть какой физик, вздумавший рассуждать о параллельных вселенных, становился объектом насмешек в очах коллег и рисковал собственной карьерой, ведь даже и сейчас нет ни мельчайшего экспериментального доказательства их правоты. Но равномерно отношение к этой дилемме резко поменялось, и наиумнейшие головы на планетке энергично пробуют решить ее», — отмечает доктор Нью-Йоркского института Митио Каку, создатель книжки «Параллельные вселенные».
Совокупа вселенных уже получила свое заглавие: Мультивселенная, Мультиуниверсум. Сама же догадка о существовании этих миров именуется М-гипотезой. Ей все почаще посвящают суровые научные книжки.
Создатель какой-то из них, «Вселенная по соседству», — английский астрофизик Маркус Чаун пишет: «Наша Вселенная — не одна-единственная вселенная, а всего только одна в нескончаемой веренице других, подобно пузырькам пены, бурлящим в реке времени. Там, за самыми далекими границами мироздания, видимыми в телескоп, есть вселенные, готовые соответствовать всем мыслимым математическим формулам».
Доктор Массачусетского технологического института Макс Тегмарк, создатель исследования «Параллельные вселенные» размещенного в сборнике «Science and ultimate reality» который издан не так давно Кембриджским институтом, констатирует: «Природа самыми различными методами дает подсказку нам, что наша Вселенная — всего только одна посреди огромного числа других вселенных… На этот момент мы еще не в состоянии узреть, как эти части складываются в одну гигантскую картину… Естественно, многие обыкновенные люди находят схожее представление сумасбродным, и так же считают многие ученые. Но это — чувственная реакция. Людям просто не нравится весь этот хлам мертвенных мирозданий».
В стороне от этого наваждения не остались и самые авторитетные физики современности. Так, доктор Кембриджского института Мартин Рис, царский астролог Англии, убежден: «То, что мы привыкли именовать «Универсумом», по сути, может быть только одним-единственным звеном в целом ансамбле. Полностью допустимо существование многочисленных других вселенных, где законы природы смотрятся совершенно по другому. Вселенная, в какой мы появились, заходит в необыкновенное подмножество, где допустимо зарождение сознания».
В первый раз видимая тень других вселенных легла на наш мир, чуть зародилась квантовая физика. Эта тень сгустилась из всех вероятных других вариантов развития мироздания, которые более «реальны», чем те, что мы смотрим. Параллельные квантовые миры непостижимым образом существовали рядом с нами, сразу с нами, заполняли все наше время и место — и оставались невидимы, недосягаемы. Схожая картина была на теоретическом уровне верна, но с трудом укладывалась в рамки обычных представлений.
Куда понятнее были идеи космологов. Весь наш мир, к примеру, может быть «гранью» некоего N-мерного объекта, и все другие его грани — это отдельные мироздания, просочиться в которые нам не дано. На пути к ним место либо время обращаются в бесконечность.
Подобные идеи вписываются в современные представления физиков и астрологов. Так, наша Вселенная родилась 13,7 млрд годов назад в итоге Огромного Взрыва. Ничто не гласит о том, что это было уникальное, единичное событие. Подобные взрывы могли происходить многочисленное огромное количество раз, постоянно порождая еще одну чужую вселенную.
Жители 1-го только островка «времени-пространства», мы можем только воображать нескончаемые дали, сплошь испещренные схожими островками, которые, как будто куски паззла, составляют одну картину «Мира-в-Целом» — Мультиуниверсума.
Живущий сейчас в Америке физик Александр Виленкин, выпускник Харьковского института (см. «3-С», №2/2003) подчеркивает, что в нескончаемо большом мироздании количество вероятных состояний естественно. Означает, — придется сделать логичный, но очень странноватый вывод, — кое-где на несусветно большенном расстоянии от нас все обязательно повторится, и в комнатах, которые смотрятся, как наши, будут посиживать люди, точь-в-точь похожие на нас, и конкретно в эту минутку ваш дальний двойник повернет голову на лево, если вы поглядели на право, и произнесет: «Да, согласен!», если вы ответили отказом. В полном комплекте мирозданий содержатся все вероятные варианты прожить вашу жизнь. Если вы, следуя собственной свободной воле, делаете осознанный выбор, то упущенные вами способности выпадут на долю ваших двойников. По сути, ваша судьба предопределена — с вами произойдет все, что только может произойти. Остается только гадать, в какой из вселенных это случится.
«Нас преследует одна и та же назойливая картина, — иронизировал южноамериканский физик, лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек, — мы лицезреем нескончаемое огромное количество наших собственных копий, которые практически не отличаются друг от друга и которые ведут свою параллельную жизнь. И каждое мгновение возникает больше наших двойников, которые проживают самые различные варианты нашего собственного грядущего».
Вообщем говоря, подобные картины всходят к идее южноамериканского физика Хью Эверетта, изложенной практически полста лет вспять, в 1957 году. Он интерпретировал квантовую теорию последующим образом: он представил, что каждый раз, как предстоит сделать выбор меж несколькими вероятными состояниями, наша Вселенная расщепляется на несколько параллельных вселенных, очень схожих друг на друга. Таким макаром, есть Вселенная, в какой сейчас вечерком я встречусь с О**. Есть Вселенная, где встреча не состоится. И впредь любая из их будет развиваться по-своему. У каждой с этого момента будет своя собственная история. Так что, моя приватная жизнь — и впрямь только личный случай величавого огромного количества судеб, которые предстоит прожить summa summarum мне и всем моим двойникам.
Сразу мысль Эверетта — к тому же блестящий метод разрешить неминуемые парадоксы, которые появляются, когда мы рассуждаем о «машине времени». Что если ее изобретатель, отправившись в прошедшее, вдруг впадет в одичавшую тоску и решит покончить с собою? Он умрет в дальной молодости; он не выдумает машину, летящую через даль времен; он не возвратится в свою молодость; он не уничтожит себя; он будет жить длительно, занимаясь техническим творчеством; он изобретет машину времени; он возвратится в прошедшее, уничтожит себя; он умрет в дальной молодости… По этой логической цепочке скользишь, как по листу Мебиуса, не понимая, где перебежал с лицевой стороны на обратную.
В 1991 году узел этого феномена разрубил Дэвид Дойч из Оксфордского института. В прошедшее можно впрямь путешествовать — и даже с пистолетом наперевес, — но каждый раз, когда мы отправляемся в прошедшее, мы попадаем не в нашу Вселенную, где никаких гостей из грядущего пока созидать — не лицезрели и слышать — не слышали, а в альтернативную вселенную, которая рождается, как машина времени приземлится. В нашем мире каркас причинно-следственных связей незыблем. Это в тех чужих вселенных стреляются, решаются, лишаются, стоят на голове и прогуливаются задом наперед; это там живут взаем советами внуков и ставят в тупик дедов; это там со слов «назад» и «вопреки» начинается хоть какой очевидный рассказ. «Объект совершает путешествие из определенного времени, текущего в некоем мире, и попадает в другое время и другой мир. Но ни один объект не может перенестись в прошлую эру такого же самого мира», — так можно сконструировать этот опыт путешествия во времени, который трансформировался в путешествие в параллельное место. Афоризм Мориса Метерлинка «Если сегодня Иуда пустится в путь, этот путь его приведет к Иуде» не выдержал тесты космологическими мнениями. Человек, пустившийся в прошедшее, чтоб повстречать себя, находит только собственного двойника в чужом прошедшем.
Удивительно? «Интерпретация Эверетта — это неминуемый вывод, который следует сделать, если рассматривать квантовую теорию как универсальное учение, применимое всегда и всюду», — с схожим рассуждением Дитера Це из Гейдельбергского института согласятся многие физики. А другие уже занимаются картографированием мироздания, способного вместить не одну, а невесть сколько вселенных.
Так, по расчетам Макса Тегмарка, мой ближний двойник находится от меня на расстоянии, равном 10 в степени 10 в 20 девятой степени (1010 и в 29 степени) метров. Ближний мир, населенный двойниками землян, — шар радиусом 100 световых лет, — размещается на расстоянии 10 в степени 10 в девяносто первой степени (1010 и в 91 степени) метров, ну а полную копию нашей Вселенной можно отыскать на расстоянии 10 в степени 10 в 100 пятнадцатой степени метров (1010 и в 115 степени). Желаете, веруйте — желаете, поехали…
В схожих расчетах мы, уникальные и неподражаемые люди, множимся, как копии кинофильмов на DVD-дисках, разобранных по различным квартирам. И если в эту минутку диск номер 3234 пылится в коробке, то диск номер 3235 кто-либо как раз ставит в проигрыватель, а диск номер 3236 кто-то вынимает, чтоб положить точно в такую же коробку, а диск номер… В общем, с ними происходит все, что только может произойти.
Полинезия галлактического океана
Анализируя такую короткую историю космоса, многие ученые убеждены сейчас в том, что наша Вселенная пережила стадию экспоненциального расширения — некогда она разрасталась со сверхсветовой скоростью. Эта мысль лежит в базе теории галлактической инфляции, зародившейся в конце 1970-х — начале 1980-х годов (в ее разработку занесли принципиальный вклад не только лишь забугорные космологи Алан Гут, Пол Стейнхардт, Андреас Альбрехт, да и наши сограждане — Алексей Старобинский, Андрей Линде, Александр Виленкин).
«В определенной мере теория инфляции, — подчеркивает Андрей Линде (подробнее о нем см. «3-С», №1/2000), — это совсем не часть модели Огромного Взрыва, как числилось ранее, а, напротив, сам Большой Взрыв является частью сценария галлактической инфляции». Процесс инфляции, — к этому склоняются больше космологов, — закончился не сразу «как по команде», а в различное время в различных точках Мультивселенной. Каждый раз, когда кое-где прерывалась инфляция, следовал Большой Взрыв, рождались материя и пространство-время — появлялась новенькая вселенная. И таких вселенных наберется сейчас величавое огромное количество. Так что Большой Взрыв — это что-то вроде шумового фона, провождающего жизнь Мультивселенной, а сама она — большая фабрика по штамповке новых миров, запущенная непонятно кем и непонятно когда. В одном из миров мы прижились, в других, может быть, не смогли бы — они оказались бы неприспособленными для нас либо очень стремительно погибли бы («схлопнулись»). Вообщем же процесс инфляции протекает вечно, и если можно было бы представить Мультивселенную в виде неба у нас над головой, то наши Вселенные могли быть точками («звездочками») на этом небе, уходящем в бескрайнюю даль. «В сценарии нескончаемой инфляции нет предела эволюции Мультивселенной, — отмечал Андрей Линде. — Мультивселенная, как нечто целостное, никогда не пропадет». Другими словами: она повсевременно воспроизводит саму себя.
Похожую идею развивает и, к примеру, Виленкин, обходясь, вобщем, без почтенной приставки «мульти». По его воззрению, процесс инфляции закончился только в отдельных областях Вселенной, — к примеру, в видимой нами части мироздания. Эти области — вселенские островки — разбиты участками космоса, которые все еще переживают инфляцию, другими словами уносятся от нас со сверхсветовой скоростью. Сколько бы ни глядели мы с нашего «островка» в сторону других, нам ничего не увидеть — они улетают от нас резвее, чем мчатся лучи света.
Еще в одном сценарии, — его предложил снова же Александр Виленкин, — плотность энергии вакуума может иногда спонтанно изменяться так, что это приводит к рождению «дочерней вселенной» и новейшей стадии галлактической инфляции. Вселенные разлетаются по Мультиуниверсуму, как мыльные пузыри, выдутые ребенком. «Каждый таковой пузырь экспоненциально расширяется, превращаясь в новейшую вселенную, — гласит Виленкин. — Каждый может порождать новые «инфляционные пузыри»; те, в свою очередь, порождают новые, и так длится до бесконечности». Вселенные бесконечно умножаются и обновляются. Виленкин именовал этот процесс «рециклингом вселенных».
Когда-то и наша Вселенная — это быстро проросшее семя — отпочковалась от родительского «мирового древа». Так что Большой Взрыв — это не «начало начал», а только шаг из нескончаемого Прошедшего (До-Времени) в нескончаемое Будущее (После-Времени), и таких шагов будет изготовлено еще огромное количество.
От этих мирозданий никуда не деться — как от песчинок под ногами. Одни появляются из размеренных квантовых флуктуации. Другие — из квантового вакуума. Третьи — благодаря петле времени — сами порождают себя. Четвертые… Что ни теория в современной физике, то прямо-таки прикладное орудие престидижитатора, готового одним движением руки, показывая верный научный фокус, вынуть «за ушки» из формул новейшую, боязливо трепещущую вселенную.
Вот и, согласно пользующейся популярностью у физиков теории струн (см. «3-С», №3/2003), число вселенных тоже чуть не нескончаемо велико. По воззрению Леонарда Зускинда из Стэнфордского института, эта цифра лежит в границах от 10100 до 101500 степени — все эти миры родились во время галлактической инфляции. Они напоминают пену брызг, что разлетелась от прыснувшего под огромным напором потока воды.
В теории струн априори подразумевается, что мироздание насчитывает десяток размерностей. Так что некие из таинственных, недосягаемых миров таятся от нас в считанных толиках мм — они свернуты в других размерностях места. Эти размерности, может быть, воздействовали даже на видимый нами мир. Что если сила гравитации так слаба поэтому, что рассеивается в дополнительных размерностях? Мы сами навряд ли можем заглянуть туда. Вся надежда ученых на Большой адронный кол-лайдер, который будет введен в строй в 2007 году в Европейском центре ядерных исследовательских работ (CERN) в Женеве. Может быть, нам получится все-же увидеть следы определенных частиц, которые скрываются в этих дополнительных размерностях.
Согласно другой разновидности космологии струн, существует вселенная, которая параллельна нашей в геометрическом смысле этого слова. Ах так это смотрится.
Есть пятимерное пространство-время, которое ограничено 2-мя четырехмерными вселенными — подобно тому, как объем куба, к примеру, ограничен плоскими поверхностями. Эта структура обладает определенной динамикой: обе четырехмерные вселенные то сходятся, то расползаются, то соударяются, как будто кто-то незримый хлопает в их как в ладоши. Их столкновение — это очередной Большой Взрыв.
Все, что не запрещено…
Итак, когда ученые молвят о других вселенных либо Мультивселенной, они в большинстве случаев молвят о самых различных предметах: об отдаленных областях мироздания, меж которыми пролегли «сверхсветовые» — инфляционные — пропасти, о веренице миров, что еще отпочкуются от нашей Вселенной, о гранях N-мерного мироздания, одну из которых образует знакомый нам космос.
Компьютерная модель галлактической инфляции, сделанная по расчетам Андрея Линде. Бугры соответствуют отдельным вселенным, горные верхушки — инфляционным областям (изображение: журнальчик «Познание — сила»)
Критики считают М-гипотезу спекулятивной, экстравагантной. Ее нельзя по-настоящему ни доказать, ни обосновать. Другие вселенные недосягаемы для наблюдения; мы не можем их узреть воочию, как не лицезреем денек вчерашний либо завтрашний. Так можно ли, делая упор на известные нам физические законы либо факты, обрисовать то, что лежит за горизонтом мироздания? Было бы самонадеянно утверждать, что «луны нет, пока ее никто не лицезреет» — что других миров нет, раз их не увидать. Стоит отторгать эту «умозрительную фантазию», если неважно какая попытка обрисовать то, что лежит за пределами нашего мира, по-своему фантастична?
Нам приходится иметь дело только с теоретическим основанием, на котором не возвести ничего, имеющего практическую ценность. Что все-таки до экстравагантности, то квантовая теория, на взор постороннего наблюдающего, более фантастична, чем разговор о бесконечном огромном количестве миров.
Равномерно в физике утвердился принцип: «Все, что не запрещено, безизбежно реализуется». В таком случае право последующего хода передается оппонентам. Это им надлежит обосновывать невозможность той либо другой догадки, а дело энтузиастов — их предлагать. Так что толика критиков убеждать, что ни одна из 101500 степени (и даже больше!) вселенных не имеет права на существование ни на одном парсеке n-мерности. И если б они совладали с подтверждением, это было бы очень удивительно. «Если б была всего одна наша Вселенная, — пишет английский космолог Деннис Уильям Скьяма, — то тяжело было бы разъяснить, почему нет места огромному количеству других вселенных, в то время как одна эта все таки имеется в наличии».
С воцарением идеи «множественности вселенных» коперникианская революция, начавшаяся 5 веков вспять, подходит к собственному логическому окончанию. «Сначала люди верили, что Земля находится в центре Вселенной, — пишет Александр Виленкин. — Позже стало ясно, что Земля занимает приблизительно то же самое место, что и другие планетки. Тяжело было смириться с тем, что мы не уникальны».
Сначала Земля была изгнана из центра мироздания, потом наша Галактика оказалась одним из маленьких островков в космосе, а сейчас и космос размножился, как песчинка в нескончаемой анфиладе зеркал. Горизонты мироздания расширились — во все стороны, во все измерения! Бесконечность стала естественной реальностью в физике, непререкаемым свойством мира.
Приказано долететь (аннотация по применению)
Итак, кое-где вдалеке, «уже за шеломянемъ еси», скрываются другие вселенные. Но можно ли добраться до их? Пожалуй, в научной фантастике пришла пора поменять «машины времени», которые уже успели вволю полетать по мирам Прошедшего и Грядущего, на «машины места», которые понесутся через наши звездные миры в неизвестную даль запредельной геометрии. А что задумываются об этом ученые?
В прошлом году Южноамериканский институт аэронавтики и космонавтики удостоил заслуги в категории «полет грядущего» австрийского физика Вальтера Дрешера и его германского сотруднику Йохима Хойзера. Если предложенные ими идеи верны, то до Луны можно добраться за пару минут, до Марса — за два с половиной часа, ну а 80 дней хватит не только лишь, чтоб обогнуть нашу планетку, да и перенестись к звезде, лежащей в 10-ке световых лет от нас. Подобного рода предложения просто не могут не появляться — по другому астронавтика зайдет в тупик. Другого выбора нет: или мы полетим когда-нибудь к звездам, или галлактические плавания — дело совсем глуповатое и глупое, как, к примеру, попытка обойти земной шар, прыгая на одной ноге.
На чем все-таки базирована мысль Дрешера и Хойзера? Полста лет вспять германский ученый Буркхард Хайм попробовал примирить две важные теории современной физики: квантовую механику и общую теорию относительности.
В свое время Эйнштейн показал, что место в округи планет либо звезд очень искривлено, а время идет медлительнее, чем вдалеке от их. Это тяжело проверить, но просто объяснить при помощи метафор. Место можно уподобить туго натянутому полотнищу из резины. Если на это полотно кинуть железный шар, оно провиснет. Вокруг шара появляется впадинка. Куда бы шар ни катился, эта впадинка перемещается совместно с ним. Итак, космос — это большущее резиновое полотно, а небесные тела — это россыпь железных шариков, однообразно кружащих по нему. Чем массивнее шарик, тем поглубже впадина под ним. Этот пример помогает разъяснить любые гравитационные феномены. Гравитация, гласил Эйнштейн, это пространственная геометрия, видимое искажение пространства-времени.
Хайм довел его идею до логического окончания, предположив, что и другие фундаментальные взаимодействия тоже порождены особенностями места, в каком мы живем, — а живем мы, согласно Хайму, в шестимерном пространстве (включая время).
Его последователи, Дрешер и Хойзер, довели число размерностей нашего мироздания до восьми и даже обрисовали, как можно просочиться за грань обычных для нас измерений (вот он, «полет грядущего»!).
Их модель «машины места» такая: крутящееся кольцо и мощнейшее магнитное поле определенной конфигурации. По мере того, как скорость вращения кольца наращивается, расположенный тут звездолет как будто бы растворяется в воздухе, становится невидим (те, кто лицезрел кинофильм «Контакт» по роману Карла Сагана, отлично помнят сцену, когда сферический корабль, неистово вращаясь на месте, исчезал за заавесью тумана — переносился в «туннель-червоточину»). Вот и звездолет Дрешера и Хойзера тоже ускользал в другое измерение, где, по догадке ученых, природные константы, в том числе скорость света, могут принимать совершенно другое значение, — к примеру, еще большее. Промчавшись по чужому измерению — по «параллельной Вселенной» — со сверхсветовой (по-нашему) скоростью, корабль мигом объявлялся у цели, будь то Луна, Марс либо звезда.
Создатели работы честно пишут, что «данный проект содержит недочеты» и «математически небезупречен», а именно, не совершенно понятно, как корабль просачивается в параллельную вселенную и тем паче выбирается из нее. Современная техника на это не способна. И вообщем предложенную теорию, сказано в комменты обозревателя журнальчика «New Scientist», тяжело увязать с современной физикой, но, она, может быть, является очень многообещающим направлением.
Что если наши единомышленники в одном из параллельных миров задумываются так же и, может, даже стараются просочиться к нам? Кто там слева по курсу «восьмое измерение — зюйд-зюйд-вест»?
Источник: «Познание — Сила»
Отзывы на данную статью находятся по адресу: www.inauka.ru/analysis/article74994/forum.html