“Кротові нори” – мости між світами

Ми всі звикли до того, що минулого не повернути, хоча часом дуже хочеться. Письменники-фантасти вже понад століття описують різного роду казуси, що виникають завдяки можливості подорожувати в часі і впливати на хід історії. Причому тема ця виявилася настільки нагальною, що наприкінці минулого століття навіть далекі від казок фізики серйозно зайнялися пошуком таких рішень рівнянь, що описують наш світ, які давали б змогу створювати машини часу і в одну мить долати будь-які простори і часи…

Фантастична мрія

Кротові нори або червоточини, якщо перекладати з англійської “Wormholes” відомі, мабуть, кожному любителю наукової фантастики. У книгах за допомогою цих величезних тунелів можна подорожувати зі швидкістю світла як на неймовірно довгі відстані, так і в часі. Але в реальності не все так просто, як із норами, так і з надсвітловою швидкістю.

Почнемо з того, що кротові нори — явище недоведене. Уперше ідея про них з’явилася у 1935 році у спільній роботі Ейнштейна та Розена. Автори назвали її “мостом” між різними частинами Всесвіту. Суть теорії полягала в тому, що в деяких місцях існують викривлення в часі-просторі. Створити його може величезна кількість сконцентрованої матерії, висловлюючись людською мовою — щось із дуже великою масою.

Якщо маси недостатньо, то викривлений простір випрямляється. У викривленому просторі — відстань і час перестають бути абсолютними величинами, тобто, такими якими ми звикли їх усвідомлювати.

Така нора може бути прохідною, непрохідною і напівпрохідною. Першою називають той самий шуканий викривлений тунель, який з’єднує або дві частини одного Всесвіту, або різні Всесвіти. Останнє варто пояснити окремо.

Ейнштейн у створенні теорії кротячих нір дотримувався моделі так званої “хаотичної інфляції”, що передбачає можливість існування безлічі різних Всесвітів, які утворилися після Великого вибуху. Отже, теоретично кротова нора може з’єднувати не тільки дві далекі галактики, а й один світ із зовсім іншим світом.

Напівпрохідними називають кротові нори, через які матерія і світло можуть мандрувати тільки в один бік. Непрохідні ж за властивостями чимось нагадують чорні діри, тільки без сингулярності – нескінченної маси матерії, яка знищує все, що в неї потрапляє, навіть світло.

Екзотична матерія

Що ж має перебувати всередині таких викривлень простору? Безумовно щось ненормальне і парадоксальне. Астрофізики називають гіпотетичну речовину, якою наповнена кротова нора — екзотичною матерією. Вона складається з принципово інших елементарних частинок, ніж решта матерії у Всесвіті й порушує класичні закони фізики.

Наприклад, енергія в ній має негативну щільність, гравітація не притягує, а відштовхує. Загалом, усе не так як у людей. Але саме порушення екзотичною матерією всіх правил створює можливість фантастичного переходу крізь простір і навіть час.

Невловимі об’єкти

Як ви вже мали помітити, у статті занадто часто зустрічається слово “гіпотетично”. Червоточини досі існують тільки в теорії. За словами фізика Стівена Гокінга — немає нічого абсолютно щільного і міцного.

Вади знайдуться скрізь, чи то шматок пластику, чи то цілісна більярдна куля, чи то простір, чи то час. Тож серед нас може бути безліч кротячих нір, але вони надзвичайно малі й дуже швидко, за людськими мірками, зникають. Жодної більш-менш стійкої та помітної кротової нори на прикметі в астрофізиків поки що немає.

Проблема пошуку кротової нори полягає ще в тому, що вчені не дуже-то уявляють, що саме треба шукати. Побачити її має бути неможливо, оскільки вона, подібно до чорної діри, все в себе всмоктує. Дослідники вважають, що кротову нору можна визначити за поведінкою газу, який туди потрапляє.

Наприклад, у разі якщо газ потрапляє в чорну діру, він одразу ж перестає випускати рентгенівське випромінювання, а якщо в червоточину, то продовжує це робити. Але, природно, такий фокус спрацює тільки зі стійкою кротовою норою, якщо такі взагалі можливі.

Подорож у минуле і бородаті парадокси

Людство давно поглинуте мрією про подорожі в часі. Ще у “Фаусті” Гете Мефістофель разом із головним героєм вирушають у минуле і викрадають Олену Троянську. Сьогодні роль нечистої сили в організації подібних переміщень поступилася місцем фантастичним мріям про космос і про тунелі, за допомогою яких можна подорожувати туди — сюди, хоч у минуле, хоч у майбутнє.

Зрештою, якщо людство зможе розібратися в основних принципах формування кротової нори, чому б нам не створити таку лазівку самостійно, десь недалеко від Землі. Можна було б злітати до часів стародавнього Єгипту і зрозуміти, нарешті, як же вони будували свої піраміди. Або повернутися в пізній Крейдовий період і розгадати таємницю загибелі динозаврів.

Але у фізиці є таке поняття як парадокс — ситуація, що не має логічного пояснення. Деякі з них настільки старі й загальновідомі, що заробили собі прізвисько: “бородаті”. Спробуймо уявити один із часових парадоксів, який може виникнути під час подорожі в минуле.

Припустімо, що якомусь ученому вдалося створити стійку кротову нору, яка дозволила йому вирушити на кілька хвилин назад у часі. Він бере пістолет, заряджає його, а потім вирушає в минуле і вбиває самого себе, ще до того, як минулий він встигає зарядити зброю. Виходить, що він помер у минулому. Як він тоді опинився в майбутньому і вистрілив у себе?

Саме цей парадокс робить подорожі в минуле неможливими навіть теоретично. На думку Гокінга, речі не можуть робити себе неможливим, інакше Всесвіт занурився б у хаос. Отже, цьому парадоксу завжди буде щось заважати. Якась причина, яка не дозволить божевільному вченому вбити себе колишнього.

Гокінг вважав, що неможливість існування стійкої червоточини криється в самій червоточині, а саме у відповідній реакції. Щойно кротова нора розшириться, у ній опиниться природна радіація і крутитиметься там, як у петлі. Відповідна реакція стане такою сильною, що знищить тунель. Таким чином, червоточини апріорі не можуть існувати достатньо довго, щоб подорожувати крізь них, навіть якщо вдасться розширити їх до розмірів, куди може пройти людина або космічний корабель.

Щадна гравітація і безжалісний час

Але вченим властиво помилятися, тож навіть відомий фізик не є істиною в останній інстанції. Інакше б наука завжди стояла на місці. Але якщо Гокінг помилявся у своїй теорії і кротові нори можуть бути стійкими, то мандрівникам крізь червоточини доведеться зіткнутися зі ще однією фізичною проблемою.

Якщо великі тіла зможуть увійти в кротову нору, то, щоб людина змогла вижити в ній, вплив гравітації під час входу має бути вельми малим, інакше будь-яка матерія — людина або корабель — будуть розірвані на частини.

Але якщо гравітація не досягне цієї сили — викривлення простору-часу буде “плавним”. Отже, сама подорож через кротову нору з одномоментної перетвориться на надто довгу за людськими мірками.

Тимчасові послання

Але якщо не пролізе людина, то пройде частинка. Професор Люк Батчер з університету Кембриджа довів, що через кротову нору встигне пролетіти фотон. З їхньою допомогою можна було б передавати в майбутнє або минуле закодовану інформацію. Крім того, червоточини, на його думку, можна застосовувати для двостороннього зв’язку.

Можливо, у просторовому відношенні це поки що не має сенсу, але ось повідомлення в часі можуть виявитися вельми корисними. Одна проблема – де в минулому взяти розшифровувачів фотонових смс?

Джерело