Структура физического вакуума

В кажущейся пустоте вакуума на уровне ультрамалых масштабов непрерывно происходят природные квантовые колебания напряженности полей и рождаются на кратчайший миг мириады виртуальных частиц. Для построения червячных ходов требуются значительные количества вещества с отрицательной энергией, и в определенных условиях квантовое снижение энергии может захватывать такие области.

 

А можно создать такое вещество, которое будет свойство антигравитации и отрицательную энергию? Энергия вещества образована из энергии, связанной с массой составляющих его частиц, и энергии давления и натяжений, связанной с внутренними взаимодействиями. В одних случаях, - например, в баллоне сжатого газа - она положительная, в других, например в ядре атома железа, отрицательная. Как известно, для расщепления ядра на части необходимо выполнить определенную работу. Однако во всех обычных веществах - твердых, жидких, газообразных - энергия, связанная с массой, больше от энергии взаимодействий, и суммарная энергия вещества всегда положительная. В экзотической же веществу, которое требуется для сооружения червоточины, первое место занимает негативная энергия внутренних натяжений.

 

Еще совсем недавно физики были убеждены в том, что подобных веществ просто не бывает. И это, пожалуй, так, если оставаться в рамках классической, доквантовои физики. Однако в области квантовых явлений ситуация другая. Благодаря всплескам случайных (спонтанных) полей, рождению пар частиц и античастиц на очень короткое время энергия может стать несколько больше или меньше ее среднего, классического значения. Это иногда называют «кипением» физического вакуума, где вблизи нулевого уровня энергии всегда есть области с положительной и отрицательной энергией.

 

Не успели стихнуть бурные дискуссии относительно машин времен из замерзших сколапсовних зрение (иногда их называют Т-агрегаты Сагана-Торна), как появилась теоретическая работа больших энтузиастов хронофизикы - теоретика Давида Дойча и философа Майкла Локвуда. Авторы не только рассмотрели различные варианты путешествий во времени, но и предложили оригинальные решения для парадоксов, возникающих.

 

Вернуться в прошлое и не вызывать логических парадоксов пока можно только на «астрономической машине времени». Мощные телескопы способны дать нам изображение галактик, звезд и планет из далекого прошлого миллиарда лет назад.

 

Вот одно из них, например, встречается в романе Айзека Ази-язык «Конец Вечности». Итак, литературный критик, увлечен творчеством модного писателя, отправляется в прошлое и посещает автора еще до написания им прославленных произведений. Он показывает его будущие произведения, а тот, не поверив критику, присваивает свои же книги, приобретая тем самым популярность и славу. Парадоксальное логический круг замыкается, ведь трудно понять, кто же написал упомянутые книги, если они бесконечно циркулируют по кругу времени из будущего в прошлое и обратно. Следующий круг временных парадоксов в Азимова связано с собственно изобретателем машины времени, на которой основана организация «Вечность» и чертеж которой сама эта «Вечность» доставляет ему из будущего. Все эти парадоксы, привлекли внимание ученых, философов и писателей после выхода романа Герберта Уэллса «Машина времени», породили устойчивое мнение, что такие путешествия принципиально невозможны. Впрочем, теория относительности не отрицает возможности путешествовать в будущее. Для этого необходимо совершить полет в космос со скоростью, близкой к скорости света. Тогда путешественники могут вернуться через много лет моложе, чем их сверстники, оставшиеся на Земле. Но теория относительности не допускает путешествий в прошлое с нарушением принципов причинности.

 

Как вообще объясняет физика невозможность подобных нарушений? В теории относительности положение любого объекта описывают четырьмя координатами - тремя пространственными и одной временной. Эти четыре координаты указывают на так называемую мировую точку в пространстве Минковского (напомним, что Герман Минковский был учителем, а впоследствии и соавтором Эйнштейна). При движении объекта выходит извилистая траектория, называемая световой линией. Интересно, что чисто с пространственно-временной точки зрения всю биографию человека изображают вот извилистым червячком (а не линией, ведь тело человека занимает определенный объем), хвост которого совпадает с местом и временем ее рождения, а передний конец непрерывно ползет вперед и вперед.

 

В общей теории относительности массивных тел, разработанной тем же Эйнштейном, пространство и время искривляются. Это явление известно нам как всемирное тяготение. Но вместе с искривлением пространства-времени могут искривляться и все мировые линии, становясь замкнутыми. Двигаясь по таким замкнутых линиях, объект из будущего неизбежно встретится с самим собой в прошлом и сможет повлиять на уже прошедшие события.

 

Существование в природе замкнутых мировых линий свое время исследовал немецкий математик Курт Гедель. Замкнутые мировые линии, известные в научно-популярной и фантастической литературе как «петли времени», появляются в окрестности массивных черных дыр. Кип Торн показал возможность образования петель времени в туннеле, соединяющем систему замороженных зрение. Другой английский космолог Ричард Готт, развивая теорию суперструн (согласно ей все микрочастицы образованы сверхмалыми струнами - квантовыми стрингами), доказал, что прохождение таких струн сквозь друг друга должно порождать петли времени. К сожалению, пока еще неизвестно, существуют на самом деле су-перструны.

 

Убедившись, что петли времени не противоречат теории относительности, физики попытались избавиться логических парадоксов путем введения неизвестного нам закона природы, запрещающий вмешиваться в собственное прошлое. Более радикальное объяснение невозможности парадоксов предложил знаменитый британский физик Стивен Хокинг. Используя сочетание теории гравитации с квантовой механикой, которая описывает движение элементарных частиц, он показал, что квантовые эффекты должны вызывать разрушение тех петель времени, предусмотренных уравнениями Эйнштейна. Поэтому теория замкнутых мировых линий должна обязательно учитывать квантовые эффекты.

 

Одна из самых необычных попыток объяснить вероятностный характер квантовой механики была сделана в середине прошлого века американским физиком Хью Эверетт, который предложил теорию «множественных вселенных». Согласно этой теории, существует не один, а сразу множество вселенных, точно подобных нашему по физическим составом материальных тел. Если мы наблюдаем за распадом какого-то радиоактивного элемента и видим, что этот распад произошел, скажем, за 5 минут, то это справделиво только для этой вселенной. В остальном, «параллельном» вселенной его копия распадется через 10 минут, а в третьем - по 15. Другими словами, вероятность распада соответствует множеству вселенных, в которых копия распадается через определенное время; сам же радиоактивный элемент ведет себя вполне однозначно и никакой статистичности нет.

 

Изначально вокруг теории Эверетта начала вестись бурная дискуссия. Ведь для тех квантовых расчетов, которыми пользуются физики при описании своих экспериментов с элементарными частицами и при создании различных квантовых приборов, совершенно безразлично, справедлива теория Эверетта или нет. А для квантовой гравитации, которой занимаются Хокинг и Торн, такая теория может означать очень много. А вот парадоксы путешествий во времени она может легко решить. Например, в романе Азимова точка встречи критика и писателя представляет собой особый узел Мультивселенная, в котором сходится множество вселенных-копий. В зависимости от того, какое действие окажет Соня в прошлом, она и все ее окружение окажутся в той или иной из этих копий. Но прошлое и будущее в каждой из этих копий будет разным.

 

Остается главный вопрос: если временные парадоксы могут быть успешно решены, сами по себе путешествия во времени возможны или нет? Тот же Стивен Хокинг говорит по этому поводу следующее: «Лучшим доказательством невозможности таких путешествий является тот факт, что нас до сих пор не навещают толпы подобных визитеров из будущего». Но сторонники теории Мультивселенная отвечают на это так: «Путешествия во времени вполне могут быть самым обычным делом во Вселенной. Но это вовсе не означает, что нас должны рушиться «толпы визитеров». Петли времени вряд ли частым явлением в космосе, а в внеземных цивилизаций могут быть свои, куда более важные приоритеты, кроме посещения нашего забытого провинциального уголка Млечного Пути. А кроме того, они давно уже могли побывать на одной из бесчисленных копий Земли и встретиться там с землянами - только не с нами, а с нашими копиями.

 

Почему в нашем мире не два, не три, а только одно время?

 

Почему он одномерный?

 

В пространства три измерения - длина, ширина, высота, а во времени всего лишь один - продолжительность?

 

Возможно, такое присуще только для нашего участка бесконечно разнообразного вселенной, а у других все как-то иначе?

 

Интересно, каковы многомерные миры?

 

А может, наш мир тоже многочасового, только мы этого не замечаем родившись в ужасном катаклизме Большого Взрыва, он вместе со всеми скрытыми измерениями движется вдоль одной временной траектории, по которой мы отсчитываем время?

 

Но если это так, то можно «активировать» скрытые возможности времени и пустить окружающую реальность по новым временных путях и при этом произойдет?

 

Возможно, это будет связано с поглощением и выделением таких огромных количеств энергии, это будет сопоставимо с космологическим коллапсом - Большим хлопком или Большим Разрывом, ожидающих по некоторым сценариям, на нашу Вселенную?

 

Чем больше мы с вами узнаем об удивительном четвертое измерение в нашей реальности, тем больше и тем склидниши возникают вопросы. Правда, время - настолько глубинная, фундаментальная особенность окружающего Мира, что любая попытка хоть немного выйти за пределы уже известных его свойств неизбежно выводит нас в новую реальность совсем фантастических и складноуявних явлений.

 

Точно сказать, что такое время, очень непросто. С точки зрения философии это - самая характеристика любых происходящих вокруг нас. В этом его суть и смысл; в совершенно неизменном мире времени нет. С точки зрения математика время - всего лишь параметр, нумерует последовательности следующих друг за другом событий. Однако в обоих случаях возникает вопрос: почему все последовательности различных событий определяются только одной величиной, укладывается на линию? Почему не может быть, например, плоскости с двумя временными или объема с тремя?

 

Можно было бы начать строительство сказочной реальности с несколькими временами с простейших построений: было четыре мировых оси - три пространственных, одна временная, теперь стало больше. С точки зрения математики здесь нет проблем, но как при этом изменятся физические свойства мира?

 

Прежде всего, сколько должно быть дополнительных временных осей?

 

Однозначно ответить на этот вопрос очень сложно, ведь никаких ограничений на количество пространственных и временных «сторон света» формально не существует. Замечательный ученый - академик Андрей Дмитриевич Сахаров в одной из своих статей писал, что природа настолько разнообразна, что, в принципе, позволяет существовать, например, мирам с одной или двумя пространственными и несколькими временными переменными, развивая теорию с бесконечным числом временных переменных, которые отличаются за их проявлением в материальном мире. Конечно, все эти миры будут сильно отличаться по своим свойствам: в одних могут существовать устойчивые атомы и образовываться сложные молекулы - основа жизни, в других будет своеобразное смешение из элементарных частиц или какие-либо еще неизвестные нам формы материи и ее организации ...

 

Многие время в одном Мире легко представить на примере полета звена фантастических самолетов. Пусть одно время определяет высоту полета, второй - скорость, третий - взаимное расстояние, а четвертый - количество топлива.

 

Существуют и более глубокие соображения, основанные на изучении явлений в ультрамалых областях, где частицы, вероятно, могут перемещаться быстрее света и противопоставление пространства и времени теряет смысл: в зависимости от точки зрения пространство может стать временем, а время приобрести свойства пространства.

 

Единственный мысленный зонд, который может проникнуть в подобную фантастическую реальность, - это сложные математические формулы. Только с их помощью можно нарисовать картины новой Вселенной.