Книга: 100 великих загадок астрономии

Во вселенной есть тайные тропы?

Во вселенной есть тайные тропы?

Многие понятия современной физики прижились и на страницах научно-фантастических книг или даже заимствованы оттуда: телепортация, многомерное пространство, параллельные Вселенные, путешествия во времени… Не стали исключением и «червоточины» (их называют также «кротовыми норами»), сперва подточившие устои космоса в книгах популярного жанра – например, героиня романа «Контакт» американского астронома и писателя Карла Сагана путешествует по «червоточине» в отдаленную часть Вселенной, – а потом эти странные космические туннели стали возникать и на страницах строго научных работ. Доверясь гипотезе, некоторые астрономы смело соединяли ими различные области космоса, прокладывая путь будущим экспедициям. Ведь, оказавшись в такой «червоточине», можно вмиг перенестись на множество световых лет от Земли. Знать бы только, где найти этот «скоростной лифт» мироздания?

Червоточина?– это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время

Общая теория относительности Эйнштейна благоволит самым неожиданным гипотезам. Она позволяет, например, моментально перелететь в окрестность Сириуса (эта звезда находится от нас на расстоянии 8,7 световых лет). Для этого надо проникнуть в «червоточину» или обзавестись двигателем, искривляющим пространство. Кстати, статьи, посвященные подобному двигателю, уорп-двигателю (от английского to warp, «искривлять, искажать»), в последние 15 лет появлялись даже на страницах серьезных научных журналов, ведь принцип его работы вытекает из уравнений Эйнштейна.

В обоих случаях, найди мы тайные тропы мироздания или обзаведись новомодным научным мотором, пространство-время исказится для нас так сильно, что Земля окажется рядом с Сириусом и мы достигнем своей цели. Ведь тот же двигатель деформирует космическое пространство таким образом, что в нем появляются ходы, связывающие отдаленные части Вселенной. Как это понимать?

Представьте себе мироздание в виде листа газеты. Сложите этот лист пополам, и тогда его половинки почти соприкоснутся друг с другом. Можно даже вообразить какой-нибудь микроскопический туннель, соединяющий их. Он либо создан нами, либо возник помимо нашей воли. Остается лишь юркнуть в этот туннель, чтобы мигом достичь цели.

«Червоточина – это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время; его вполне можно сравнить с тем “туннелем”, который протачивает в ньютоновском яблоке червь, – без литературных образов, подобных тому, что привел профессор физики университета штата Монтана Уильям Хискок, порой трудно разобраться в лабиринтах гипотетических миров, выстроенных современными теоретиками. – Пока червоточины – всего лишь теоретические конструкты, однако они могут помочь нам использовать возможные краевые условия общей теории относительности и эффекты теории квантовой гравитации – науки, которая только создается».

Если бы подобные туннели существовали, то перед нами открылись бы неожиданные возможности посещать отдаленные области Вселенной. Туннели, как скоростные лифты, увозили бы нас туда, куда и помыслить попасть невозможно.

Оптимисты рады уже тому, что ученые не опровергли саму возможность существования таких туннелей. Пессимисты же вновь напоминают, что для путешествий по ним понадобится огромное количество отрицательной энергии.

Эта энергия появляется, например, в окрестностях черной дыры из-за резкого искривления пространства-времени. При медленном испарении – за счет излучения Хокинга – черная дыра успевает подпитаться отрицательной энергией. Она-то как раз и нужна, чтобы перемещаться фактически со сверхсветовой скоростью, в кратчайший срок перелетая на несколько световых лет вперед, к тому же Сириусу.

Однако этой энергией не очень и разживешься. Чем ее больше, тем она нестабильнее. Нельзя накопить много отрицательной энергии – ваши сбережения мигом пойдут прахом. При нехватке же ее невозможно будет долго удерживать червоточину открытой. Она сомкнется, едва в нее направится межзвездный корабль.

А сколько вообще отрицательной энергии понадобится, раз мы приготовились путешествовать по недоступным глубинам Вселенной? Так, чтобы удержать открытым туннель радиусом в один метр, нужно укрепить его стенки, на первый взгляд, тончайшим слоем с отрицательной энергией. Толщина этого слоя составит всего 10 ^—21 метра, что в миллионы раз меньше диаметра протона. Только и всего? Но чтобы получить такое количество отрицательной энергии, нужно затратить примерно столько же энергии, сколько вырабатывают в течение года десять миллиардов звезд. Похоже, что этим туннелям останется место лишь на страницах теоретических трудов, где, повинуясь логике цифр, могут возникать и не такие фантомы.

В 2005 году обнародовали свои подробные расчеты физики Стивен Сю и Роман Бани из Орегонского университета. Они разделили червоточины на две категории – одни подчинялись лишь законам квантовой механики, в других соблюдались многие классические законы физики.

Первые были довольно стабильными, но, как и всё в квантовом мире, непредсказуемыми. Путешественники, заглянув внутрь такого туннеля, всякий раз вынуждены были бы начинать жизнь «с чистого листа». Туннель мог перенести их в любую точку времени и пространства. А куда именно, никто и сказать определенно не мог! Понятно, что отправиться в такую экспедицию вряд ли найдутся желающие, кроме тех, кому надоела жизнь, ведь о возвращении домой, очевидно, придется забыть. «Опасность заключается в том, что конечный пункт червоточины, которая колеблется во времени, может оказаться в стене или на дне Тихого океана», – комментировал этот результат Стивен Сю.

В других червоточинах – их назвали «полуклассическими» – можно задать пункт назначения, но отправляться по ним в путь все равно, что взлетать на самолете, из которого убраны все крепежные детали. Туннель чрезвычайно нестабилен. Вы углубились в него, а он возьмет, да и сомкнется, не оставив и тени незадачливых путешественников.

«Мы не говорим, что вы не можете построить червоточину. Но те из них, что позволили бы вам предсказать, что мистер Спок прибудет в Нью-Йорк в два часа пополудни и в такой-то день, похоже, успеют исчезнуть прежде, чем путешествие состоится», – пояснил Стивен Сю.

И все же наука полна чудес. Самые странные гипотезы могут здесь сбыться. Вот уже и черные дыры стали общепризнанной примечательностью космических просторов, в то время как к червоточинам, – открыт ли нам вход в них или нет, – по-прежнему относятся, как к чему-то курьезному, как к фантому, рожденному на кончике пера. «А ведь червоточины – это всего лишь черные дыры с отрицательной плотностью энергии», – так отозвался о тайных тропах Вселенной физик Сэан Хейуорд, разработавший в стенах одного из южнокорейских университетов компьютерную модель, которая свидетельствует о родстве черных дыр и космических червоточин. В модели Хэйуорда и его японского коллеги Хисааки Синкаи, стоило стенкам туннеля сомкнуться, как на его месте уже зияла черная дыра. Если же на экране компьютера с двух противоположных сторон прямо к ней подводили отрицательную энергию, то она вмиг вытягивалась в туннель, зазывавший проникнуть туда, отправиться в неведомую даль.

Конечно, большинство ученых пока рассуждает так же, как известный американский физик Лоуренс Краус: «Я полагаю, что ни червоточины, ни двигатели, искривляющие пространство, никогда не найдут практического применения, хотя в принципе они могут существовать». Однако стоит ли говорить: «Никогда?»