Страница 14 из 42
Так родился мир ?
По теории Большого Скачко (Биг Боуне) Ханса-Иоахима Ьломе и Вольфгонга Пристера, пространство и время существовали вечно, а материя возникла в момент Большого Скочка (см. слева). По теории Стивена Хокинга и Александра 8иленкина (см. справа), время «незаметно выплывает» из пространства
Кстати говоря, примерно так же, как случайное следствие хаотического «кипения» бесконечно существующей бесконечной «пены», описывает становление Вселенной одна из новейших космологических теорий, созданная Андреем Линде, – «теория хаотической инфляции». По Линде, процесс рождения вселенных в такой «пене» не только случаен и хаотичен – он бесконечен: одни вселенные, рождаясь, туг же коллапсируют, другие растут, оставаясь мертвыми, ибо законы в них таковы, что не допускают не только возникновения разумной жизни, но даже и образования более или менее крупных структур, третьи напоминают космических «зомби», потому что остаются лишенными времени и развития, а четвертые заполняются галактиками, звездами и планетами и становятся подобны нашей – но очень редко… Процесс-то ведь случаен.
Другой вариант обхода сингулярности предложил Стивен Хокинг. В его сценарии история времени (история вселенной) описывается следующим наглядным образом. Вообразим себе нижний край округлой чаши или сферы. Пусть ее самая нижняя точка, ее «южный полюс», будет точкой рождения вселенной. Пусть, начиная с этого момента, расширение вселенной будет изображаться как постепенное расширение окружности, расходящейся из этой точки по поверхности чаши (как постепенное расширение волны от упавшего камня по поверхности воды). Будем считать, что расстояние (по меридиану) от южного полюса до каждой следующей окружности будет представлять собой время. прошедшее от Биг Бэнга. Тогда длина самой окружности, проведенной на этом расстоянии от полюса, будет изображать размеры вселенной в этот момент времени.
По мере удаления от полюса эти окружности все более расширяются, пока не достигнут экватора. После этого они начнут уменьшаться в размерах и на северном полюсе окончательно сойдут на нет. Такая вселенная будет иметь нулевые размеры на обоих полюсах, но эти полюса не будут сингулярностями, потому что полюса сферы ничем особым не отличаются от любой другой ее точки. У этой вселенной (в отличие от вселенной, родившейся из сингулярности) нет «края», нет особой пространственно- временной точки, в которой нарушались бы все законы «обычной» физики. Но, как объясняет далее Хокинг, такое «гладкое» описание истории времени и вселенной требует (если мы хотим описать его математически) перехода от реального времени к времени «мнимому».
Этот загадочный микромир: конденсот Эйнштейна-Бозе
Это означает, что время в мире, описанном Хокингом, измеряется в секундах, помноженных на мнимую единицу, то есть на корень квадратный из – I. Только при таком измерении время становится полностью эквивалентным всем пространственным измерениям, само четырехмерное пространство-время приобретает вид четырехмерной сферы. В таком мире «мнимого времени» по мере приближения вселенной к одному из полюсов, на предельно малых, «планковских» расстояниях от полюсов, со временем происходят удивительные изменения: оно постепенно теряет обычные свойства длительности, и его протяженность начинает напоминать протяженность пространства.
Как пишет другой физик-теоретик, Пол Дэвис, «можно представить себе непрерывный переход, который начинается с «времени», не отличимого от пространства и лишь постепенно превращающегося в собственно «время»…». «Превращается» в данном случае как раз и означает «приобретает свойства». И поскольку теория Хокинга не знает никаких сингулярностей, никаких особых точек ни во времени, ни в пространстве, то время в ней рождается, минуя «миг рождения»: оно как бы «незаметно выплывает» из пространства, «стряхивая» с себя его свойства и обретая собственные, так что замечательная фраза Фэй Велдон: «Кому интересно, что было через полсекунды после Биг Бэнга? Интересно, что было за полсекунды до него», повисает в воздухе, так и не получив ответа.
Быть может, теория Хокинга – пустая математическая забава? Нет. По его (и некоторых других ученых) глубокому убеждению, не исключено, что с приближением к планковским масштабам пространства и времени наше реальное время как раз и превращается в мнимое, и тогда сингулярности и впрямь исчезают из истории нашей Вселенной. В таком случае, заключает Хокинг, «то, что мы называем мнимым временем, может оказаться истинным временем, а то, что мы называем временем «реальным», окажется просто понятием придуманным, чтобы описать то, на что похожа в нашем представлении Вселенная».
В конце предыдущей главки мы говорили о трех возможных видах времени в микромире – при наличии сингулярностей, при их отсутствии и о времени, пронизанном некими «туннелями». Теперь мы увидели, чем различаются эти варианты. В отсутствии сингулярностей время может рождаться из «квантовой пены», как в сценарии Уилера – Линде, или же оно может быть – на микроуровне – «мнимым» и в таком случае рождаться из пространства, как в теории Хокинга. Если же внутри черных дыр все же сидят сингулярности и сам Биг Бэнг поэтому тоже начался с сингулярности, то время не может родиться иначе, как «из ничего». И наконец, в случае времени, пронизанного туннелями, возникает самая фантастическая возможность – возможность путешествовать в прошлое или будущее.
Так развивалась наша вселенная: лишь через сто миллионов лет после Большого Взрыва появились первые звезды и галактики
Эта мечта настолько глубоко въелась в наше сознание, что даже известные ученые и философы всерьез обсуждают сегодня, возможны ли такие путешествия, и если да, то почему к нам самим до сих пор не заявились пришельцы из будущего? Заметим при этом одну особенность: все обсуждающие эту возможность молчаливо предполагают, что и то, что уже было («прошлое»), и то, чего еще не было («будущее»), уже существуют «где-то во времени», и, двигаясь по нему, можно туда попасть, оставаясь при этом такими, как «сейчас».
Так вот, путешествия в будущее в определенном смысле слова осуществимы. Слетав в космос и обратно на околосветовой скорости, можно, не очень даже постарев, заглянуть в любое самое далекое будущее. То же самое можно сделать, проведя какое-то время в местах с очень сильной гравитацией. (Я не обсуждаю сейчас практическую осуществимость этих вариантов.) Но вернуться во времени назад – совсем иное дело, ибо, как легко понять, путешествия в прошлое могут нарушить причинно-следственную цепь событий и привести к сложнейшим парадоксам. Со времен Уэллса фантасты сотни, если не тысячи раз мусолили все мыслимые вариации таких «временных петель» и их логически невозможных решений. (Каюсь, я тоже когда-то приложил к этому руку: в нашем с А. Громовой романе «В Институте времени идет расследование» герой, вернувшись в прошлое, убивает не дедушку, как почему-то принято у всех фантастов, а самого себя. Лему понравилось, как мы потом выкручивались из этого логического противоречия.)
Но то фантасты. А что говорит по этому поводу физика? Оказывается, физика заявляет, что при некоторых определенных допущениях путешествия во времени, теоретически говоря, возможны, и эти теоретически (или гипотетически) возможные физические способы путешествия во времени распадаются на три большие группы: перемещение с помощью сверхсветовых скоростей, использование так называемых замкнутых траекторий искривленного пространства- времени вблизи массивных вращающихся тел и, наконец, «прокалывание» черной дыры по «туннелю времени». Теперь разберемся по порядку.