Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна - Торн Кип

14.8. (а) Разрушение червоточины (по Героху-Уолду) при попытке ее превращения в машину времени. Интенсивный пучок излучения распространяется между устьями червоточины, постепенно наращивая свою энергию. Эта энергия бесконечно увеличивается и разрушает червоточину. (б) То, что происходит на самом деле: червоточина дефокусирует пучок, уменьшая его мощность. Пучок становится все слабее и слабее, и червоточина не разрушается

Постепенно, когда я приближался к границе штата Висконсин, образы в моем мозгу приобрели ясность. Червоточина не будет разрушаться. Герох и Уолд не приняли в расчет существенного фактора: каждый раз, когда пучок излучения проходит через червоточину, он дефокусируется (см. Врезку 14.1). После дефокусировки пучок появляется из устья на Земле и расходится достаточно широко, так что только незначительная часть его возвращается обратно к отверстию на космическом корабле и переносится через червоточину вновь к Земле, чтобы «наложиться» на самого себя (рис. 14.8б).

Я образно представил себе конечный результат. Сложив всю энергию излучения после всех проходов туннеля червоточины (после каждой дефокусировки она становится все меньше и меньше), я получил, что конечный пучок должен быть слабым; слишком слабым, чтобы разрушить червоточину.

Мои расчеты оказались правильными, но, как я объясню позже, мне следовало быть более осторожным. Вся эта история с разрушением червоточины должна была предостеречь меня и показать, что создателя машин времени подстерегают неожиданные опасности.

* * *

Студенты выпускного курса часто доставляют мне большое удовольствие. Они делают свои собственные открытия; они спорят со мной и побеждают; они учат меня неожиданным вещам. Именно так произошло с Моррисом и Юртсевером, когда мы заканчивали нашу статью для Physical Review Letters. Авторство большинства технических идей и деталей в статье принадлежало им.

Наша работа подходила к концу. С одной стороны, меня начали одолевать сомнения: как бы не запятнать научную репутацию Морриса и Юртсевера, которые подавали большие надежды, ярлыком «сумасшедших физиков-фантастов»; с другой стороны, я испытывал все больший энтузиазм по поводу того, что мы узнали. Кроме того, мы поняли, что вопросы типа «сагановских» могут быть мощным инструментом в физических исследованиях. В последнюю минуту я подавил свои сомнения (которые Моррис и Юртсевер, по-видимому, не разделяли) и согласился с их предложением назвать нашу статью «Червоточины, машины времени и слабое энергетическое условие» («слабое энергетическое условие» — технический термин, связанный с «экзотическим веществом»).

Несмотря на слова «машины времени» в названии, наша статья была принята к публикации без возражений. Два анонимных рецензента с сочувствием отнеслись к нам. Я вздохнул с облегчением.

Приближалась дата публикации, и меня снова одолели сомнения. Я попросил Отдел связи с общественностью в Калифорнийском технологическом институте не давать никакой рекламы о нашем исследовании, касающемся машин времени. Сенсация в прессе могла бы придать нашей работе оттенок «сумасшедшей» в глазах многих физиков, а я хотел, чтобы к нашей статье сообщество ученых отнеслось с полной серьезностью. Отдел PR согласился.

Наша статья была напечатана, все шло хорошо. Как я и надеялся, пресса не проявила к ней особого интереса, но среди физиков она возбудила определенные сомнения. К нам начали стекаться письма с вопросами и возражениями, но мы сделали свою работу. Нам было что ответить.

Реакция моих друзей была смешанной. Ричард Прайс по-прежнему беспокоился: теперь он не считал меня сумасшедшим, но он стал бояться за мою репутацию. А Игорь Новиков, мой русский друг, наоборот, пришел в восторг. Он позвонил мне из Санта Круус (Калифорния), где он в тот момент находился, и сказал: «Я так счастлив, Кип! Ты сломал барьер. Если ты смог опубликовать работу по машинам времени, то и я смогу!» И он приступил к своей работе.

Среди дискуссий, вызванных нашей статьей, наиболее ожесточенным был спор о так называемом парадоксе, который я предпочитаю называть парадоксом матереубийцы[142]: если бы у меня была машина времени (сделанная из червоточины или какая-нибудь другая), я смог бы отправиться назад во времени и убить мою мать до собственного зачатия. Но ведь тогда я бы не смог родиться и убить ее![143]

Центральной темой в парадоксе матереубийцы является свободная воля: обладаю ли я, как человеческое существо, властью определять свою собственную судьбу? Могу ли я на самом деле убить свою мать, вернувшись назад во времени, или (как в многочисленных научно-фантастических историях) что-то с неизбежностью остановит мою руку, когда я попытаюсь подкрасться к ней во сне?

Даже во Вселенной без машин времени свободная воля — это то, с чем физикам очень трудно иметь дело. Мы часто пытаемся избежать этой проблемы. Она только запутывает совершенно ясные вещи. А с машинами времени все становится еще хуже. Итак, еще до публикации нашей статьи (но после длительных дискуссий с нашими коллегами из Милуоки) мы с Моррисом и Юртсевером решили не упоминать свободную волю вообще. Мы договорились обойти в статье «человеческий фактор», обсуждая путешествия в машине времени с помощью червоточин. Мы имели дело только с простыми неодушевленными предметами, такими как электромагнитные волны.

До публикации мы много думали о волнах, которые путешествуют во времени через червоточину; мы боялись возникновения неразрешимых парадоксов. Наконец (в частности, после существенной подсказки Джона Фридмана), мы убедили себя, что таких неразрешимых парадоксов не существует, и мы высказали эту гипотезу в нашей статье.[144] Мы даже расширили гипотезу и предположили, что неразрешимые парадоксы никогда не возникнут, чем бы ни являлся неодушевленный предмет, проходящий через туннель. Именно это предположение вызвало наибольшие дискуссии.

Самое интересное письмо прислал нам Джо Полчински, профессор физики из Техасского университета в Остине. Он писал: «Дорогой Кип, если я правильно понял, вы предполагаете, что в вашей [машине времени, основанной на червоточине, не будет неразрешимых парадоксов]. Мне кажется, что это не так». Затем он предложил элегантный и простой вариант парадокса матереубийцы — вариант, не связанный со свободной волей, и поэтому мы чувствовали, что обязаны его проанализировать.

Возьмем червоточину, которая была переделана в машину времени, и разместим два ее устья в межпланетном пространстве, причем оба они будут в покое и рядом друг с другом (рис. 14.9). Допустим, бильярдный шар запускается в правое отверстие с некоторой начальной скоростью из некоторой начальной точки. Шар войдет в правое устье, переместится назад во времени и вылетит из левого устья до того, как он вошел в правое (с точки зрения внешнего наблюдателя). Затем он ударит самого себя, только более «молодого», и таким образом воспрепятствует себе войти в правое отверстие и затем ударить себя.

Эта ситуация, подобно парадоксу матереубийцы, связана с перемещением назад во времени и изменением истории. В парадоксе матереубийцы я возвращаюсь назад во времени и, убив мою мать, не даю самому себе родиться. В парадоксе Полчински бильярдный шар возвращается назад во времени и, ударив самого себя, препятствует своему путешествию во времени.

Обе ситуации не имеют смысла. Законы физики должны логически соответствовать друг другу. Точно так же эволюция Вселенной, управляемая законами физики, должна полностью согласовываться сама с собой — по крайней мере, это будет так, пока Вселенная ведет себя классическим образом (не квантово-механическим); царство квантовой механики более призрачно. Мы с бильярдным шаром — в высшей степени классические объекты (т. е. мы проявляем квантово-механические свойства, только если на нас производить чрезвычайно точные измерения; см. главу 10). Поэтому для нас с бильярдным шаром не существует способа вернуться назад во времени и изменить наши собственные истории. [144]