Защита от машин времени
При обсуждении машины времени на основе кротовой норы создается впечат-
ление, что замкнутые времениподобные кривые могли бы существовать в ре-
альном мире . Казалось бы, проблема исключительно в технологических воз- 
Глава 6 . Петляя во времени
157
Рис . 6 .9 . Машина времени на основе кротовой норы . Двунаправленные стрелки обозна-
чают отождествление сферических устьев кротовой норы . Сначала устья находятся по
соседству и отождествляются в один и тот же момент фонового времени . Одно устье
остается неподвижным, а другое уносится в сторону со скоростью, близкой к скорости
света . Когда оно возвращается, устья отождествляются в совершенно разные моменты
фонового времени
можностях, а вовсе не в ограничениях, налагаемых законами физики . Нам
всего лишь нужно найти кротовую нору, научиться удерживать ее в открытом
состоянии, передвинуть одно из устьев в правильном направлении… Нет, на-
верное, это все же нереально . Как вы наверняка подозревали с самого начала,
оказывается, что существует масса причин, почему кротовые норы нельзя
рассматривать в качестве практичных инструментов построения машин вре-
мени .
Во-первых, кротовые норы не растут на деревьях . В 1967 году физик-тео-
ретик Роберт Герош задался вопросом, насколько реально создать кротовую
нору . Он доказал, что для этого необходимо не только скрутить пространство—
время совершенно определенным способом, но и на одном из промежуточных
шагов этого процесса создать замкнутую времениподобную кривую . Другими 
|
|
|
|
|
158
Часть II . Время во Вселенной Эйнштейна
словами, прежде чем приступать к построению машины времени с использо-
ванием кротовой норы, нужно построить машину времени, которая позволит
создать кротовую нору .26 Однако даже если вам повезет и вы совершенно
случайно наткнетесь на существующую кротовую нору, то у вас на пути встанет
новое препятствие: не так-то просто удерживать ее открытой . Действительно,
это считается единственным серьезным доводом, позволяющим опровергнуть
возможность построения машины времени на основе кротовой норы .
Проблема в том, что для удержания кротовой норы в открытом состоянии
требуется отрицательная энергия . Гравитация означает притяжение: гравита-
ционное поле, создаваемое обычным объектом с положительной энергией,
заставляет вещи притягиваться друг к другу . Но взгляните еще раз на рис . 6 .8:
какой эффект кротовая нора оказывает на проходящие сквозь нее частицы?
Она «дефокусирует их», разделяя частицы, которые первоначально переме-
щались все вместе, и заставляя их двигаться в разные стороны . Это прямая
противоположность традиционному поведению гравитации и знак того, что
в процессе должна принимать участие отрицательная энергия .
Существует ли отрицательная энергия в природе? Вероятно, нет; по край-
ней мере, не в той форме, которая потребовалась бы для поддержания работо-
способности макроскопической кротовой норы . Тем не менее пока что мы не
можем быть в этом уверены . Высказывались предположения о том, что кван-
товая механика способна помочь в создании «карманов» отрицательной
энергии, однако они не были подкреплены достаточными обоснованиями .
Трудность в том, что этот вопрос включает как гравитацию, так и квантовую
механику, а мы пока что не очень хорошо понимаем, как пересекаются эти две
теории .
Однако и это еще не все; даже если бы мы нашли кротовую нору и сумели
удержать ее открытой, скорее всего, она вела бы себя чрезвычайно нестабиль-
но . Малейшее возмущение — и кротовая нора сколлапсировала бы в черную
дыру . Это связано с еще одним вопросом, на который не так-то просто найти
однозначный ответ, но базовая идея заключается в том, что любое крошечное
возмущение энергии может увеличиваться, перемещаясь в окрестности зам-
кнутой времениподобной кривой произвольно большое число раз . Согласно
современной точке зрения, такие повторяющиеся перемещения неизбежны по
крайней мере для некоторых небольших возмущений . Кротовая нора не просто
чувствует массу единичной пылинки, пролетающей сквозь нее, — она ощуща-
ет это влияние снова и снова, создавая громадное гравитационное поле, размер
которого достаточно велик для того, чтобы в конечном итоге разрушить нашу
потенциальную машину времени .
Глава 6 . Петляя во времени
159
Таким образом, природа прилагает массу усилий, для того чтобы не позво-
лить нам построить машину времени . Накопленные косвенные улики застави-
ли Стивена Хокинга высказать предположение, которое теперь носит название
гипотезы защиты хронологии: законы физики (какими бы они ни были) запре-
щают создание замкнутых времениподобных кривых .27 Мы располагаем мно-
жеством свидетельств того, что эти строки хотя бы отчасти правдивы, даже
если надежных доказательств в нашем арсенале пока что нет .
Идея путешествий во времени завораживает нас — в том числе потому, что
она открывает двери для парадоксов и ставит под вопрос наше понимание
свободы воли . В то же время велика вероятность того, что путешествия во
времени невозможны, а проблемы, связываемые с ними, по большей части на-
думанны (если только вы не сценарист из Голливуда — тогда они могут стать
вашим хлебом) . Стрела времени, с другой стороны, является неотъемлемой
составляющей окружающей нас реальности, и поднимаемые ее существовани-
ем вопросы требуют ответов . Эти два явления связаны между собой: самосо-
гласованная стрела времени во Вселенной может существовать лишь потому,
что здесь нет замкнутых времениподобных кривых, а многие рассуждения,
запрещающие такие кривые, порождаются их несовместимостью со стрелой
времени . Отсутствие машин времени — обязательное условие, однако ни в коем
случае не достаточное объяснение самосогласованности стрелы времени . Мы
проделали огромную подготовительную работу, а это означает, что сейчас
самое время, вооружившись вновь обретенными знаниями, пойти в прямое
наступление на загадку направления времени .
Примечания
1
2
Как вы догадались, мы намекаем на машины времени из снятого в 1960 году Джорджем
Палом по роману Герберта Уэллса фильма «Машина времени», из фильма Роберта Земе-
киса «Назад в будущее» (1985 год) и из давнишнего сериала BBC «Доктор Кто» соот-
ветственно .
В интересах нашей истории мы относимся к тахионам не совсем беспристрастно . Допуще-
ние о существовании объектов, путешествующих быстрее света, открывает двери для па-
радоксов — но мы не обязаны проходить сквозь них . Мы можем в своем воображении
строить модели, включающие в том числе и тахионы, но только если они не будут содержать
противоречий . Некоторые подробности вы найдете в работах: Feinberg, G . Possibility of
Faster-Than-Light Particles // Physical Review, 1967, 159, p . 1089–1105; Nahin, P. J. Time
Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction . New York: Springer-Verlag,
1999 . Чтобы еще больше запутать ситуацию, в квантовой теории поля термин «тахион»
часто используют для описания мгновенной нестабильной конфигурации поля, в которой
в действительности ничего не движется со скоростью, превышающей скорость света .
160
Часть II . Время во Вселенной Эйнштейна
3
4
5
6
7
8
Gödel, K . An Example of a New Type of Cosmological Solution of Einstein’s Field Equations
of Gravitation // Reviews of Modern Physics, 1949, 21, p . 447–450 . Проводя исследования
в ходе подготовки к написанию своего грандиозного учебного пособия «Гравитация»
(1973), Чарльз Мизнер, Кип Торн и Джон Уилер посетили Гёделя с намерением побесе-
довать об общей теории относительности . Однако Гёделя в первую очередь интересова-
ло, позволили ли современные астрономические наблюдения обнаружить какие-либо
доказательства вращения Вселенной . Ему все так же хотелось знать, насколько его реше-
ние применимо к реальному миру .
Kerr, R. P . Gravitational Field of a Spinning Mass as an Example of Algebraically Special Metrics //