Книга: 100 великих загадок астрономии

«Петля времени» Джона Ричарда Готта

«Петля времени» Джона Ричарда Готта

Многим памятны два популярных фильма конца 1980-х – начала 1990-х годов: советский фильм «Зеркало для героя» режиссера Владимира Хотиненко и американский «День сурка», где главной сюжетной линией была «петля времени», – герои со своими всякий раз особенными мыслями и чувствами каждое утро попадали в один и тот же прожитый вчера день, где никто, кроме них, не замечал, что они не живут, а обречены существовать целую вечность в одних и тех же театральных декорациях жизни. Они в чем-то счастливы, ведь они почти бессмертны, но только всякий раз – после «ночи смерти» – они обязаны сыграть ту же роль, что и всегда. Мы бессмертны, но обречены бессчетное число раз прожить одну и ту же жизнь в одних и тех же обстоятельствах, потому что наша Вселенная – это одна огромная «петля времени», вторят сценаристам, придумавшим эти фантастичные сюжеты, и авторитетные космологи.

Американский физик Джон Ричард Готт и его модель Вселенной

Например, профессор астрофизики Джон Ричард Готт III из Принстонского университета. Или его коллега Ли Синьли. На основе теории Эйнштейна они изобрели изощренную модель существования нашей Вселенной, которая, с одной стороны, позволит не ломать голову над тем, как же целый мир родился из некой сингулярной точки, а с другой стороны – снимает вопрос о вечности времени.

С середины 1990-х годов Джон Ричард Готт занимался проблемой происхождения Вселенной. Его не удовлетворили квантово-космологические модели Стивена Хокинга и Александра Виленкина – модели происхождения Вселенной из Ничто. «Откуда, например, это Ничто знает о законах природы? В конце концов, любая физическая модель, коренящаяся в этом Ничто, восходит к какому-то квантовому состоянию, которое подчиняется законам природы, а их-то уж и не назовешь “Ничто”. Быть может, проблема происхождения Вселенной из Ничто, по сути своей, просто ошибочна. Что если Вселенная возникла из какого-то Нечто, и этим Нечто была она сама? Как такое, спрашиваете, может случиться? Благодаря временной петле!»

От этого ответа, правда, легче не становится. Вселенная создала сама себя посредством петли времени. Иными словами: наше мироздание вынуждено вновь и вновь возвращаться в свое собственное прошлое. Оно крутится во времени, как белка в колесе. Можно сказать, иронизировал Готт, что Вселенная «в некоторой степени сама себе мать».

Конечно, эта идея звучит фантастически, но, как напоминает ее автор, «научная фантастика часто подсказывает темы очень интересных научных исследований». И тогда как путешествия во времени кажутся чем-то нереальным, «ученые хотят знать, возможны ли такие путешествия, хотят понять, как законы природы функционируют в самых экстремальных условиях». В своей научно-популярной книге «Путешествия во времени по Вселенной Эйнштейна» Готт не только занимался теоретическими вопросами физики, но и уделял внимание научной фантастике, тем идеям, которые рождены писателями и которыми заинтересовались ученые. Нам еще предстоит понять и открыть многое, о чем мы пока лишь смутно догадываемся.

В любом случае, в физике могут прижиться только те идеи, что будут изложены в строгом соответствии с духом этой науки, на языке математических дефиниций. Так можно ли описать «временную петлю», прибегнув не к литературным образам, а к буквенно-цифровой символике?

На помощь Готту неожиданно пришел молодой китайский физик Ли Синьли, которого он затем и пригласил в Принстон. Для начала они занялись проблемой существования Вселенных с замкнутыми временными линиями. Впервые подобную модель Вселенной предложил Курт Гёдель.

«В этой модели пространства-времени вы можете сами с собой сыграть в футбол. Точно-точно, вы можете играть за обе команды на всех позициях и, кроме того, занять на трибунах все зрительские места, – иронизирует Готт. – Однако имеются и космологические модели, которые не порождают подобных парадоксов».

Итогом их совместной работы явилась статья под названием «Может ли Вселенная сама себя сотворить?», напечатанная на страницах такого авторитетного журнала, как «Physical Review». Она содержит 155 уравнений и 147 ссылок на другие публикации, но основная идея ее проста: «Геометрия Вселенной такова, что позволяет ей вернуться в прошлое и сотворить саму себя». Пространство-время в этом сценарии свертываются, что роднит его с теорией струны.

«В нашей модели нет начального момента существования Вселенной. Каждому событию в ее далеком прошлом предшествовали какие-то другие события, – подчеркивает Готт. – В общей теории относительности описываются модели мироздания с подобной искривленной геометрией, где Вселенная имеет свое начало, но не имеет начального момента существования». Такую Вселенную можно представить себе в виде дерева, ветка которого ткнулась в землю и срослась с корнем, словно бы дав начало стволу. В космологии, впрочем, придется обходиться без этих «словно бы», перефразируя эту метафору так: ветвь ствола пространства-времени изогнулась в виде петли и стала корнем этого ствола. «Это – модель, в которой Вселенная – сама себе мать. Это – модель, которая начинается с петли времени, – говорит Готт. – Машина времени может функционировать лишь в начале этой Вселенной, а потом перестает работать».

В своей статье Готт и Ли пишут: «Задаться вопросом, какой момент времени был самым первым, все равно, что спросить, какая точка на земном шаре является самой восточной. Можно двигаться все дальше и дальше на восток, объехать всю Землю – но самую восточную точку так и не найти».

Модель подобной Вселенной – «Вселенной, сотворившей саму себя» – делает Бога, высшее существо, творящее миры из ничего, уж вовсе лишней фигурой в этих космологических построениях. А потому у Готта нет недостатка в ортодоксальных критиках. Сам он, впрочем, всегда старался держаться подальше от богословских споров.

«Ли Синьли и я никогда не говорили о теологии. Мы никогда не имели в виду какие-либо теологические вопросы. Я бы поостерегся делать богословские выводы из нашей модели. Результаты говорят сами за себя. Как человек религиозный, я бы не стал категорично утверждать, что концепция Вселенной, порождающей саму себя, во всем пришлась мне по душе – но не обязательно же Вселенная должна всем прийтись по душе, – рассуждал он. – Сам я верую в Бога и потому всегда думаю о том, что надо смиренно относиться ко всему».

Для него самого эта модель является «общей парадигмой», которую можно было бы дополнить любой инфляционной моделью дочерних Вселенных. Он полагает даже, что высокоразвитые цивилизации могли бы создать у себя в лаборатории подобную петлю времени. Кроме того, может существовать множество отдельных Вселенных, абсолютно изолированных от нашей и возникших благодаря своей особой петле времени..

Подобная модель располагается посредине между двумя крайностями – Вселенной, рожденной в результате уникального события, например, Большого взрыва, и Вселенной, существующей вечно. Это – «третий путь» творения миров, что делает такую модель весьма привлекательной, ведь временная петля, как полагают и другие исследователи, например, Педро Гонсалес-Диас из Кембриджского университета, является очень стабильным образованием. Экзотичность этого сценария, впрочем, вооружает скептиков, но никому пока не удалось доказать, что сия странная теория несостоятельна. Так, значит, законы природы не препятствуют тому, чтобы Вселенная сама себя родила? Так ли это?