Кротовые норы и путешествия во времени

«Вечная загадка мира — это его познаваемость. Сам факт этой познаваемости представляется чудом»

Альберт Эйнштейн

Одна из главных задач современной астрономии — поиск «кротовых нор» – тонких трубок пространства-времени, соединяющих отдаленные области Вселенной. Кротовые норы могут соединять параллельные или зарождающиеся вселенные, делая возможными путешествия во времени.

Можно ли путешествовать в будущее или в прошлое? Каковы перспективы путешествий во времени, которые исследовал ещё Герберт Уэллс в «Машине времени»? За последние годы учёными обнаружено ряд точных решений уравнений Эйнштейна, допускающих существование кротовых нор. Но существуют ли они на самом деле? Или, быть может, это просто математическая фантазия?

Первое упоминание о кротовых норах принадлежит перу оксфордского математика Чарльза Доджсона, написавшего в 1871 году под псевдонимом Льюис Кэрролл сказку «Алиса в Зазеркалье». Зеркало Алисы и есть кротовая нора, которая соединила окрестности Оксфорда с волшебным миром Страны чудес. Протянув руку сквозь зеркало, Алиса могла мгновенно перенестись из одной вселенной в другую. У математиков они называются «многократно связанными пространствами».

Идея кротовых нор, соединяющих различные области пространства‑времени, не выдумана фантастами, она принадлежит великому физику-теоретику, одному из основателей современной теоретической физики — Альберту Эйнштейну. В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен написали работу, в которой доказывали, что общая теория относительности допускает образование того, что они назвали «мостами» и что теперь известно как кротовые норы.

Если бы нам удалось пролететь черную дыру насквозь, там, с другой стороны, возможно, обнаружилась бы иная Вселенная. Мост Эйнштейна-Розена — тонкая трубка пространства-времени, соединяющая две черные дыры, не может существовать достаточно долго, чтобы через них прошел космический корабль: при закрытии кротовой норы корабль попал бы в сингулярность. Однако было высказано предложение, что технологически развитая цивилизация могла бы держать кротовую нору открытой.

Стивен Хокинг («Мир в ореховой скорлупке») полагает, что кротовые норы, если они существуют, могли бы решить проблему предельной скорости в космосе. Согласно теории относительности, чтобы пересечь Галактику, требуются десятки тысяч лет, но через кротовую нору можно слетать на другой край Галактики и вернуться обратно за время ужина.

Между тем легко показать, что, если кротовые норы существуют, ими можно воспользоваться для того, чтобы оказаться в прошлом. Можно представить себе, что один конец кротовой норы отправляется в дальнее путешествие на космическом корабле, а другой конец остается на Земле. Из-за парадокса близнецов, по возвращении космического корабля, у находящегося на нем входа в кротовую нору пройдет меньше времени, чем у того входа, который остался на Земле. Это означает, что если войти в кротовую нору на Земле, то можно оказаться на космическом корабле в более раннее время.

Парадокс близнецов — история двух братьев-близнецов, один из них (путешественник) отправляется в космический полёт, второй (домосед) остаётся на Земле. Чаще всего «парадокс» формулируется следующим образом:

С точки зрения домоседа часы движущегося путешественника имеют замедленный ход времени, поэтому при возвращении они должны отстать от часов домоседа. С другой стороны, относительно путешественника двигалась Земля, поэтому отстать должны часы домоседа. На самом деле братья равноправны, следовательно, после возвращения их часы должны показывать одно время.

Как пишет Мичио Каку («Физика невозможного»), с кротовыми норами связано несколько серьезных проблем. Во-первых, для создания сильных искажений пространства-времени, необходимых для путешествия через кротовые норы, потребуется неслыханное количество положительного и отрицательного вещества — порядка громадной звезды или черной дыры. По оценке Мэтью Виссера, физика из Вашингтонского университета, для создания кротовой норы диаметром 1 м необходимо столько отрицательной энергии, что ее количество можно сравнить с массой Юпитера — и при этом она должна быть отрицательной.

Самая многообещающая схема машины времени — так называемые обратимые кротовые норы — это дыры в пространстве-времени, где человек может свободно перемещаться вперед и назад во времени. Теоретически обратимые кротовые норы — это возможность не только путешествовать быстрее света, но и перемещаться во времени. Ключ к обратимым кротовым норам — отрицательная энергия.

Только «теория всего» могла бы успешно рассчитать радиационные эффекты, создаваемые кротовой норой, и разъяснить вопрос о том, насколько стабильной будет кротовая нора при входе человека в машину времени. Но даже после создания такой теории человечеству, возможно, придется ждать несколько веков, прежде чем первая машина времени сможет экспериментально проверить ее выводы.

Американский физик-теоретик Никодем Поплавски из Университета Индианы выдвинул теорию, согласно которой наша Вселенная представляет собой внутренности чёрной дыры, расположенной в родительской пра-Вселенной. Ученый полагает, что другой конец кротовой норы соединён с белой дырой (антипод чёрной дыры — области пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри кротовой норы возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную. Поплавски предполагает, что и наша Вселенная может оказаться внутренней частью кротовой норы Эйнштейна-Розена — тоннеля, соединяющего различные регионы пространства-времени.

Многие космологи и астрофизики уверены, что в космосе есть тоннели («кротовые норы»), образовавшиеся при зарождении Вселенной, через которые можно переместиться в другие вселенные и совершить путешествие во времени.

Недавно группа физиков из Германии и Греции представила новый взгляд на проблему кротовых нор. По их мнению, после Большого взрыва Вселенная состояла из квантовой пены, и в каждый момент времени в ней возникали не только черные дыры, но и кротовые норы. Причем, в отличие от черной дыры, газ, попавший в кротовую нору, продолжает испускать рентгеновское излучение. Подобное поведение газа было недавно зафиксировано «Хабблом» в окрестностях объекта Стрелец A, который считается массивной черной дырой. Судя по поведению газа, учёные полагают, что это, возможно, устойчивая кротовая нора.

Если ученым удастся разработать полную теорию гравитации и пространства-времени, это разрешит вопрос путешествий во времени и позволит человечеству создать «кротовую нору», соединяющую нашу Вселенную с другой, дочерней Вселенной.

«Кротовые норы, дополнительные измерения и квантовые компьютеры открывают путь для множества гипотетических сценариев, которые когда-нибудь, возможно, превратят всю нашу Вселенную в «живой космос».

(Мартин Джон Рис, космолог, астрофизик, королевский астроном Великобритании)