Страница 14 из 54
Час от часу не легче...
Даже если вам посчастливилось создать туннель, предстоит его поддерживать в открытом состоянии. Пространство там скручено так неестественно, что оно схлопнется в мгновение ока, если не принимать специальных мер. Торн и Моррис еще в 1988 году писали, что для стабильности их проходимых туннелей необходима «экзотическая материя», которая будет поддерживать стену туннелей от схлопывания... отрицательной гравитацией.
Нет-нет, ученых не «вынесло» за пределы научной территории. Сама по себе отрицательная гравитация — вовсе не какой-то фантом. По общей теории относительности, в гравитацию тела вносят вклад два «участника». Первый — это плотность энергии, то есть количество энергии, содержащееся в единице объема. Она равна произведению плотности вещества на квадрат скорости света и всегда положительна. Второй определяется давлением со стороны окружающей материи, а вот оно уже может быть как положительным, так и отрицательным.
Обычно влияние этого давления пренебрежимо мало по сравнению с количеством энергии, заключенной в веществе. Но Торн и Моррис полагают, что есть вид материи со значительным отрицательным давлением. В нем должно существовать большое напряжение, как в струне- Отрицательное давление может быть так велико, что будет превышать плотность энергии вещества. А это способно изменить знак кривизны пространства и сделать гравитацию отталкивающей.
Конечно, сказанное звучит диковато, но многие относятся к такой необычной гравитации вполне благосклонно еще и потому, что ее существование может объяснить развитие Вселенной. В соответствии с инфляционным сценарием Большого взрыва Вселенная мгновенно раздувается, и причина этого раздувания во многом еще нс ясна. Так вот, сю может быть пресловутая отрицательная гравитация.
Инфляция, в свою очередь, может дать средство для поддержания открытыми микротуннелей, возникших в первые мгновения после Большого взрыва. А именно — породить петли космических струн, одномерных дефектов в пространстве-времени, в которых условия первых мгновений сохраняются с течением времени. Матт Виссер из университета в Сент-Луисе (США) считает, что естественные макроскопические туннели могут возникнуть из начальных квантовых микротуннелей, только если их стабильность будут поддерживать петли космических струн. А вот если пытаться создавать искусственные туннели в лаборатории, то, по его мнению, надо сперва отыскать или сотворить то самое экзотическое вещество, которое сможет поддерживать их открытыми. Проблема только в том, что никто не знает, как его создавать и есть ли оно где-либо во Вселенной.
Однако Махконе подчеркивает, что для его магнитных туннелей никакого экзотического вещества не требуется, они сами поддерживают себя в открытом состоянии и нс подчиняются правилам Торна-Морриса о необходимости отрицательного давления. При этом он честно признается, что не понимает полностью этого эффекта, но тот тем не менее существует. С этим соглашается и Виссер: решения Леви-Чивиты не требуют экзотического вещества. Он сомневается по другому поводу: «По-моему, это совсем не туннели, а замкнутые сферические миры — через них никуда нельзя попасть, в них можно лишь находиться».
Макконе готов признать, что его туннели — очень непростые создания, но от них можно попытаться «отрезать» кусочки, чтобы они стали проходимыми. Боюсь, что здесь научная дискуссия вновь начинает напоминать разговор героев фантастического романа. Давайте лучше скажем, что идет обычный диспут теоретиков, а нам с вами предстоит ждать, пока они придут к единому мнению.
Туннель почти... не виден
А что если все же есть в пространстве туннели, неважно магнитные или с экзотическим веществом? Если так, то группа американских теоретиков недавно предложила способ заметить их существование. Для этого надо постоянно наблюдать за возможно большим количеством звезд. Если нам посчастливится и один из концов туннеля пройдет между звездой и Землей, то свет от звезды будет мерцать весьма необычно, но характерно.
Все дело в появлении и исчезновении масс. Когда вещество попадает в туннель, вход его, естественно, получает дополнительную массу. Как отмечает российский космолог Игорь Новиков, выход туннеля в то же мгновение теряет такое же количество вещества. Он пишет в своей работе, что даже после того, как вещество покинет туннель с другой стороны, вход будет иметь добавочную массу, а выход — недостачу. По мнению Новикова, прохождение вещества может приводить к потере туннелем массы, иначе говоря, туннель должен приобрести отрицательную массу.
Отрицательная масса — еще одно достаточно интересное и необычное явление. Объект с такой массой будет вызывать отталкивающую силу гравитации. Кроме того, он будет необычно влиять на лучи света, и именно это влияние и надеются заметить физики.
Когда объект с обычной, положительной массой проходит между звездой и Землей, он искривляет лучи света от звезды и действует на них, как обычная собирающая линза. Это достаточно хорошо изученный эффект гравитационной линзы, он приводит к временному повышению яркости звезды и последующему ее спаданию.
Отрицательная масса должна действовать другим образом. Полагали, по аналогии с положительной гравитацией, что она будет работать как рассеивающая линза, но расчеты дали иной результат. Оказалось, что объект с отрицательной массой дает более мощный эффект собирающей линзы, чем даже гравитационная линза с положительной массой. Этот неожиданный результат связан с механизмом действия гравитационной линзы.
Если лучи проходят через обычную линзу, более всего искривляется путь самых далеких от оптической оси лучей. А в гравитационной линзе наоборот: гравитация ослабевает с расстоянием, и более всего искривляются ближайшие к оси лучи. Для отрицательной массы эти ближайшие лучи будут отталкиваться от оси сильнее далеких. В связи с этим лучи станут собираться в пучок на периферии. Эту концентрацию лучей по краям и будут видеть наблюдатели на Земле. «Такое появление двух сопутствующих изображений у звезды должно стать четким сигналом о прохождении отрицательной массы»,— считает Майкл Моррис.
• Лючио Фонтана. «Концептуальный космос I»
К счастью, нет необходимости организовывать специальный поиск объектов с отрицательной массой. Уже несколько лет три международные группы исследователей старательно следят за яркостью миллионов звезд в двух местах: в Большом Магеллановом облаке и в центре нашей галактики — Млечном Пути. Они озабочены поисками таинственного «темного вещества», которое, как считают, может составлять большую часть вещества Вселенной. Его называют по-английски MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Object). Поклонники отрицательных масс по аналогии предлагают название своим питомцам G-NACHO — Gravitational Negative Anomalous Compact Halo Object.
Ну и каков же результат поисков? У команды Морриса был один кандидат с достаточно отчетливым сигналом двойного пика яркости. Два месяца радостного подъема, однако... более тщательное изучение отмело кандидатуру отрицательной массы. Теперь это редкостное событие объясняют иным способом: две черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга, — тоже экзотика, но не долгожданные туннели.
Сейчас перед искателями «темного вещества» поставлена задача обнаружить и двойные пики от отрицательных масс. Никто не надеется на скорый успех, но главное сделано: туннели и отрицательная масса успешно перекочевали со страниц фантастических произведений в лаборатории к тучные отчеты. Дело за малым: найти туннель, добраться до него, залезть внутрь и... •
• 1. Туннель на двумерном пространстве