Представим себе такую картину. В яблоке поселился червяк. Вместо того чтобы перемещаться из одной точки в другую по поверхности яблока, он просто прогрызает ходы внутри него, делая более короткий путь. Оказывается, подобные туннели существуют во Вселенной.
Суть теории относительности Эйнштейна здесь заключается в том, что пространство не плоское, а изогнутое и деформированное под воздействием массы и энергии. Иначе говоря, наше пространство загибается в четвертое измерение. Пространство и время в нашем понимании теряют свой привычный вид. Появляется понятие искривленности пространства и времени[7].
В то же время возникает возможность соединить две точки, которые не имеют собой пространственно-временной связи. Суть же «туннеля», который может соединить их, заключается в возможности сокращения себе пути.
Существование таких «туннелей» было предсказано теоретиками еще в 1916 году, а в конце 50-х. гг. физик Джон Уиллер впервые ясно обрисовал, что такие «мосты» могут быть найдены в тех районах Вселенной, где пространство сильно изогнуто. Такие туннели получили название «черные дыры».
Возможна ли их транспортная функция? Трудно дать однозначный ответ на этот вопрос. Во-первых, неизвестно, будет ли ощущать сопротивление внутри дыры предмет, попавший в нее. Во-вторых, неясно, куда этот туннель может привести. Нам также не известна природа этих дыр. Не известен механизм их образование и не известно, пожалуй, главное: какая сила действует внутри дыры, если она затягивает в себя даже свет?
Черные дыры предоставляют возможность путешествия во времени. Но здесь возникают две сложности. Первая: чтобы попасть в прошлое, придется предварительно двигать черную дыру с околосветовой скоростью в течение примерно 100 лет. И вторая сложность – это нарушение причинно-следственной цепи. Никто не знает, что произойдет, если следствие повлияет на причину…
Есть предположение, что процесс поглощения вещества черными дырами может прекратиться. То, что нам известно о строении Вселенной сегодня, позволяет считать, что энергия не уходит безвозвратно. Если черные дыры перестанут поглощать вещество, то, очевидно, будет происходить обратный процесс – выход энергии и вещества наружу. Может возникнуть и такое невообразимое в физике явление, как отрицательная масса. Возможно, что и время тогда пойдет назад, поскольку оно тоже станет отрицательным.
Однако наша повседневная жизнь свидетельствует о том, что никакие события не обладают обратимостью. Но почему же тогда обратимы законы движения? Вопрос непростой. Поэтому о нем говорят не иначе, как о парадоксе обратимости.
Но в то же время хаотичное броуновское движение молекул вещества, как и любое движение, вполне обратимо. Поэтому также вполне вероятно, что, например, разделение газов, смешанных из двух сосудов в одном, тоже может быть возможно, т.е. процесс смешивания газов обратим. Если имеется хаотичное движение молекул вещества, то, значит, имеется обратимость всего их сообщества. Поэтому возможна обратимость различных процессов. Значит, «черную дыру», как и свет, также можно считать природной «машиной времени».
Выше мы уже говорили о том, что своеобразной «машиной времени» является телескоп, через который мы смотрим на звезды. А можно ли реально перемещаться во времени в будущее или прошлое? Для ответа на этот вопрос понадобится разобраться с некоторыми природными частицами.
Всем известно, что свет состоит из фотонов. Причем в одних случаях фотон – это материальная частица, а в других – электромагнитная волна. Но вообще говоря, эти понятия о свете как частице или электромагнитной волне введены для удобства расчетов. На самом деле положение света здесь до сих пор спорно. А как быть с гравитацией и временем?
Существует предположение, что существуют гравитационные волны – волнообразные колебания пространства-времени, которые придают времени искривленность и которые распространяются в четырехмерном пространстве также, как распространяется в воздухе звук. При этом гравитационные и электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью – 300 000 км/с.
Однако зарегистрировать гравитационные волны пока не удалось. Есть пока только предположения, что гравитационные волны могут вполне вести себя как потоки частиц. Поэтому гравитационные волны могут быть родственны электромагнитным колебаниям.
Далее нам следовало бы искать кванты (частицы) времени. Но мы не можем ни подтвердить, ни опровергнуть их наличие. Опираясь на опыт физики, можно лишь сказать, что нет никакого времени, существующего само по себе. Оно всегда связано с каким-либо явлением.
Для того чтобы говорить о возможности путешествий во времени, необходимы эксперименты. Причем поставить такой эксперимент мы пока тоже не можем. Дело в том, что для проведения подобного эксперимента каждая из микрочастиц должна обладать энергией примерно в 109 джоулей! А все земные ускорители могут обеспечить лишь одну миллиардную долю этой энергии. Впрочем, если мы не можем провести эксперимент на Земле, то надо искать условия для его проведения во Вселенной. Многие исследователи здесь предлагают обратить пристальное внимание на вакуум – космическую пустоту[8], окружающую тела в космосе. Поняв механизм превращений, происходящих внутри вакуума, мы, возможно, в отдаленной перспективе сумеем путешествовать во времени.
Любой человек наверняка прекрасно знает, что такое время, пока не думает о нем. Но стоит задуматься, и сразу же перестаешь понимать, что время из себя представляет. Но это вовсе не означает, что не надо думать о нем. Совсем наоборот! Именно на этом пути и лежит возможность создания фантастических машин времени.
Нам еще очень многое предстоит понять в сущности окружающего нас мира, в том числе такой странной и загадочной на сегодняшний день единицы, как время. И в этом нам всегда будут помогать знания и опыт предыдущих поколений и, конечно же, наука. Поэтому, двигаясь каждую минуту вперед, мы будем углубляться в суть времени все глубже.
время черный дыра четырехмерный
1. Чернин А.Д. Физика времени. – М.: Наука, 1987.
[1] Вообще говоря, солнечные сутки на самом деле не составляют ровно 24 часа, а составляют примерно 23 ч. 58 мин. 43 с. Понятие двадцатичетырехчасовых суток является округленным, а значит, более простым в использовании.
2Появление которого, кстати, принадлежит не Ньютону, а Галилею; Ньютон лишь уточнил его формулировку.
3Известно также, что древние вообще считали скорость света бесконечной. Например, Герон Александрийский рассуждал так: «Поднимая голову ночью к небу, вы увидите звезды. Закроете глаза – они исчезнут. Откроете – сразу появятся. Поскольку между моментом открытия глаз и видением звезд нет никакого промежутка времени, то свет распространяется мгновенно». Современное же значение скорости света удалось выявить с помощью экспериментов с применением атомных часов. По результатам этих экспериментов составляет 299 799 456 м/с.
[4]Поэтому телескоп может служить своеобразной «машиной времени», через который мы видим именно прошлое, а не нынешнее состояние звезд.
[5] Александр Александрович Фридман – советский ученый-математик. В 1924-1925 гг. руководил Главной геофизической обсерваторией. Известен за создание математических соотношений для атмосферных вихрей, имеющие главное значение в теории прогноза погоды. В то же время известен по работе над теорией хаотичных турбулентных движений. В то же время внес большой вклад в дело исследования Вселенной и времени в ней.
[6]Механика Ньютона – Галилея предполагает, что тело находится в состоянии покоя тогда, когда на него либо не действуют никакие силы, либо силы, действующие на него, уравновешивают друг друга.
[7] Лучше всего этот факт демонстрирует неевклидовая геометрия Лобачевского. В ней, к примеру, сумма углов треугольника может не ровняться 180 градусам, или, например, кратчайшим расстоянием между двумя точками необязательно может быть отрезок. Однако такая геометрия неудобна для стандартного понятия пространства.
[8] Судя по некоторым данным, эта пустота может оказаться вовсе не пустотой. Под вакуумом понимают состояние физической системы, при которой в ней нет ни полей, ни частиц. Это состояние наименьшей возможной энергии, но это не значит, что в системе энергии нет вовсе. В вакууме также протекают различные процессы.