Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина - Терри Пратчетт

Вот только, мы это уже проходили. Для создания кольцевого луча необходимы огромные затраты энергии.

Верно., если только нам не удастся замедлить движение света. Кольцо, состоящее из очень медленного света, скорость которого сравнима со скоростью света на Диске или со скоростью звука в Круглом Мире, создать намного проще. Дело в том, что по мере замедления свет приобретает инерцию. Благодаря этому, его энергия возрастает, что позволяет достичь большего эффекта искривления пространства при меньших затратах на постройку машины.

Согласно теории относительности, скорость света постоянна — в вакууме. В других средах скорость света снижается; к примеру, именно по этой причине свет преломляется внутри стекла. В подходящей среде скорость света можно уменьшить до скорости пешехода или даже до нуля. Этот эффект был продемонстрирован в экспериментах, проведенных Лин Хау в 2001 году с использованием среды, известной как конденсат Бозе-Эйнштейна. Это довольно интересная форма вырожденной материи, возникающая при температурах, близких к абсолютному нулю; составляют ее атомы, находящиеся в одном и том же квантовом состоянии и образующие свертекучую жидкость с нулевой вязкостью.

Так что машина уэллсовского путешественника во времени вполне могла быть оснащена холодильной установкой и лазером. Световая машина Моллетта, однако, страдает от того же ограничения, что и машина с червоточиной. Переместиться в прошлое, предшествующее созданию машины времени, нельзя.

Вероятно, Уэллс правильно поступил, исключив из книги эпизод с гигантским гиппопотамом.

Хотя все описанные машины были чисто релятивистскими, не стоит забывать и о квантовой стороне нашей Вселенной. В поисках теории, которая могла бы объединить квантовые и релятивистские представления — и часто в насмешку называется «теорией всего», а в более солидных кругах именуется «квантовой гравитацией» — на свет появилась замечательная математическая концепция — теория струн. Согласно этой теории, фундаментальные частицы представляют собой не точки, а вибрирующие многомерные петли. В наиболее известном варианте теории струн используются шестимерные петли, поэтому соответствующая модель пространства-времени включает в себя десять размерностей. Почему же этого никто не замечает? Возможно, дело в том, что эти шесть размерностей свернуты настолько плотно, что их еще никому не удавалось увидеть — и, скорее всего, не удастся никогда. Или же — вспомните того ирландца — мы просто не может добраться до них, находясь здесь.

Многие физики надеются на то, что теория струн, помимо объединения квантовой механики и теории относительности, предоставит доказательства гипотезы Хокинга о защите хронологии, согласно которой Вселенная стремится сохранить хронологическую последовательность событий. В этой связи стоит отметить, что в теории струн существует пятимерная вращающаяся черная дыра, известная как «черная дыра БМПВ[48]». Если она вращается достаточно быстро, то в окружающем пространстве возникают ЗВК. Теоретически такую черную дыру можно создать с помощью гравитационных волн и эзотерических устройств, которые в теории струн называются D-бранами».

Здесь мы и видим намек на космологическую полицию времени, о которой говорил Хокинг. Лиза Дайсон тщательно изучила последствия, к которым приведет объединение гравитационных волн с D-бранами. Когда черная дыра будет в шаге от того, чтобы стать машиной времени, компоненты перестанут собираться в одном и том и же месте. Вместо этого они сформируют оболочку, состоящую из гравитонов (гипотетические частицы-переносчики гравитации, аналогичные переносчикам света — фотонам), и D-браны окажутся запертыми в ней, как в ловушке. Мы не сможем заставить гравитоны приблизиться к БМПВ, и она не раскрутиться до скорости, при которой может возникнуть доступная для нас ЗВК.

Законы физики просто не позволят нам собрать такую машину, если только мы не сможем придумать какие-нибудь хитроумные строительные леса.

Квантовая механика меняет правила игры со временем. Например, она может открыть перед нами новые способы создания червоточин. Считается, что в мельчайших масштабах квантового мира — на уровне так называемой планковской длины (примерно 10-35 м) — пространство-время представляет собой квантовую пену — непрерывно изменяющуюся массу крошечных червоточин. Квантовую пену в каком-то смысле можно считать машиной времени. Внутри нее время похоже на брызги воды, которые плещутся поверх морских волн. Остается только ее обуздать. Технологически развитая цивилизация могла бы захватывать червоточину с помощью гравитационных манипуляторов, а затем растягивать ее до макроскопических размеров.

Кроме того, квантовая механика проливает свет — или же, наоборот, тьму — на парадоксы, связанные с путешествием во времени. Квантовый мир не предопределен, и многие события, как, например, распад радиоактивного атома, содержат в себе элемент случайности. Одна из попыток придать этой случайности математический смысл сводится к «многомировой» интерпретации, предложенной Хью Эвереттом III. Подобный взгляд на природу Вселенной хорошо знаком читателям научно-фантастических романов: наш мир — всего лишь один из бесконечного множества «параллельных миров», в которых реализуются всевозможные комбинации событий. Это весьма впечатляющий подход к описанию квантовой суперпозиции состояний, при которой спин электрона может быть одновременно направлен вверх и вниз, а кот (предположительно) может быть одновременно живым и мертвым[49].

В 1991 году Дэвид Дойч отметил, что, благодаря многомировой интерпретации, квантовомеханические путешествия во времени никоим образом не угрожают свободе воли. Парадокс дедушки перестает быть таковым, потому что дедушка будет убит (или уже умрет к тому моменту) не в исходной вселенной, а в одной из альтернативных реальностей.

Нам такой выход кажется немного нечестным. Он, конечно же, устраняет парадокс, но при этом говорит нам, что в действительности никакого путешествия во времени не было. Кроме того, мы разделяем мнение ряда физиков — включая Роджера Пенроуза, — которые считают «многомировую» интерпретацию квантовой механики эффективным подходом к ее математическому описанию, но отрицают реальное существование параллельных миров в какой бы то ни было форме. Вот вам аналогия. С помощью математического метода, известного как гармонический анализ, любой периодический звук — например, ноту, сыгранную на кларнете — можно представить в виде суперпозиции «чистых» звуков, которых содержат только одну частоту колебаний. В каком-то смысле чистые звуки образуют последовательность «параллельных нот», которые вместе создают настоящее звучание. Однако же никто не станет утверждать, будто из сказанного следует существование аналогичной последовательности параллельных кларнетов, каждый из которых воспроизводит соответствующую чистую ноту. Математическое представление не обязательно должно соответствовать какому-то физическому явлению.

А как же настоящие парадоксы путешествий во времени, без всяких глупостей про параллельные миры? Теория относительности, в которой подобные вопросы возникают наиболее естественным образом, предлагает интересный способ решения. В ситуации, допускающей возможность парадокса, выбор адекватного решения происходит автоматически.

В данном случае стандартный мысленный эксперимент состоит в том, чтобы отправить в червоточину бильярдный шар — так, чтобы он оказался в собственном прошлом. Подобрав начальные условия, можно направить шар таким образом, что на выходе он столкнется (столкнулся) со своей копией из прошлого, отклонит ее в сторону, и та пролетит мимо червоточины. Это менее жестокая форма парадокса дедушки. Для физика вопрос состоит в следующем: можем ли мы реализовать такие условия в действительности. Нам пришлось бы сделать это до создания машины времени, а затем построить машину и выяснить, как физическая система поведет себя на самом деле.

Оказывается, что обычные законы физики делают вполне однозначный выбор в пользу логически непротиворечивого поведения — во всяком случае, это справедливо в отношении простейшей математической модели, описывающей подобную ситуацию. Нельзя просто взять и выстрелить бильярдным шаром в уже существующую систему, поскольку такой действие подразумевает вмешательство человека, или «свободу воли», а ее связь с законами физики носит спорный характер. Если предоставить бильярдный шар самому себе, он будет двигаться вдоль траектории, исключающей логические противоречия. Мы пока не знаем, остается ли этот результат справедливым в более общих обстоятельствах, но это вполне возможно.