Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна
Шрифт:
В сентябре 1990 г., когда мы послали нашу статью в Physical Review, мы с Кимом также послали несколько копий некоторым нашим коллегам, включая Стивена Хокинга. Он с интересом прочел нашу статью — и не согласился с ней. Хокинг не возражал против наших расчетов, касающихся пучка циркулирующих флуктуаций вакуума (по сути дела, аналогичные вычисления Валерия Фролова в Москве подтвердили к тому времени наши результаты). Хокинг протестовал против нашего анализа эффектов квантовой гравитации.
14.12.Кривая интенсивности
Хокинг соглашался с тем, что квантовая гравитация, по-видимо-му, обрежет рост вакуумных флуктуаций за 10– 43 с до того, как появится машина времени, т. е. за 10– 43 с до того, как они могли бы стать бесконечно большими. «Но кем будут измерены эти 10– 43 секунды? В чьей системе отсчета?» — спросил он. Время — не абсолютная категория, а «относительная», напомнил нам Хокинг; оно зависит от системы отсчета. Мы с Кимом предположили, что это может быть система отсчета кого-либо, находящегося в покое в устье червоточины. Хокинг же ратовал за другую систему отсчета, связанную с самими флуктуациями. Точнее говоря, за систему отсчета наблюдателя, который вместе с флуктуациями циркулирует между Землей и космическим кораблем по червоточине так быстро, что он видит расстояние между Землей и кораблем, сжатое от 10 световых лет (1019 см) до длины Планка — Уилера (10– 33 см). Законы квантовой гравитации могут остановить рост пучка только за 10– 43 с до того, как червоточина превратится в машину времени, по часам такого «циркулирующего» наблюдателя. Таково было замечание Хокинга.
Возвращаясь к точке зрения наблюдателя, находящегося в покое в червоточине (на показания которого полагались мы с Кимом), можно сказать, что вывод Хокинга означал: обрезание за счет квантовой гравитации возникает за 10– 95 с до того, как червоточина станет машиной времени, а не за 10– 43 с. К этому времени, в соответствии с нашими расчетами, вакуумный флуктуационный пучок станет достаточно сильным и, может быть, будет в состоянии разрушить червоточину.
* * *
Замечание Хокинга о месте квантово-гравитационного обрезания было убедительным. Возможно, он прав, заключили мы с Кимом после длительных раздумий; и мы смогли внести изменения в нашу статью с учетом его рекомендаций до ее публикации. Однако последняя выделенная курсивом строчка неоднозначна. Даже если Хокинг был прав, было совершенно не ясно, разрушит ли пучок вакуумных флуктуаций червоточину. Чтобы это понять наверняка, требовалось узнать, что происходит в момент образования машины времени, в интервале времени 10– 95 с, когда все определяется силами квантовой гравитации.
Короче говоря, законы квантовой гравитации прячут от нас ответ на вопрос, можно ли успешно превратить червоточины в машины времени. Чтобы получить ответ, люди вначале должны понять законы квантовой гравитации.
У Хокинга было свое твердое мнение о машинах времени. Он считал, что природа их терпеть не может, и выразил эту «неприязнь» в виде гипотезы о защите хронологии. Гипотеза гласит, что законы физики запрещают существование машин времени. (Хокинг, с присущим ему юморком, характеризовал этот вывод так: «дабы сохранить этот мир для историков!»)
Хокинг подозревал, что рост пучка вакуумных флуктуаций — это способ, которым природа усиливает защиту хронологии: всякий раз, когда кто-то пытается создать машину времени, независимо от того,
145
См. сноску 8 на стр. 504.
146
Недавно Ричард Готт из Принстонского университета сделал открытие, что машину времени можно сделать из двух бесконечно длинных космических струн (гипотетических объектов, которые, возможно, существуют в реальной Вселенной; а возможно, и нет), если заставить их двигаться друг относительно друга с очень большой скоростью.
У меня нет ни малейшего желания бросать ему вызов. Я получаю большое удовольствие от споров с Хокингом, но только от тех споров, в которых у меня большой шанс на победу. Я нутром чувствую, что этот спор проиграю. Наши с Кимом расчеты, а также неопубликованные расчеты, которые недавно сделал Иенна Фланаган (мой студент) говорят о том, что Хокинг, скорее всего, прав. Каждая машина времени, по-видимому, самоуничтожается (с помощью циркулирующих вакуумных флуктуаций) в момент ее активации. Однако мы этого до конца не узнаем до тех пор, пока физики не познают законы квантовой гравитации.
ЭПИЛОГ
Обзор наследия Эйнштейна, прошлое и будущее теории, основные действующие лица
Почти сто лет прошло с тех пор, как Эйнштейн разрушил концепцию «абсолютного» пространства и времени Ньютона и начал закладывать фундамент своей собственной теории. За истекшее столетие теоретическое наследие Эйнштейна выросло и включает теперь, в частности, понятие об искривленном пространстве-времени и целый ряд экзотических объектов, появившихся целиком и полностью на основе этого понятия: черные дыры, гравитационные волны, сингулярности (закрытые и обнаженные), кротовые норы и машины времени.
В разные эпохи развития науки физики отказывали каждому из этих объектов в праве на существование.
• В этой книге мы узнали, как Эддингтон, Уилер и даже Эйнштейн высказывали скептицизм по поводу черных дыр; Эддингтон и Эйнштейн умерли до того, как была доказана их неправота, а Уилер, в конце концов, стал их приверженцем и защитником.
• В 1940—50-х годах многие физики, ошибочно интерпретировавшие уравнения общей теории относительности, были очень скептично настроены в отношении существования гравитационных волн (рябь кривизны). Но это история для другой книги, а скептицизма уже нет.
• Для многих физиков было (и остается) ужасным шоком открытие, что сингулярности являются неизбежным следствием законов общей теории относительности Эйнштейна. Некоторые физики испытывают комфорт оттого, что верят в гипотезу Пенроуза о «космической цензуре» (согласно которой все сингулярности должны быть закрыты, голые сингулярности запрещены). Независимо от того, существует или нет космическая цензура, большинство физиков привыкли к сингулярностям и, подобно Уилеру, считают, что там действуют непонятные законы квантовой гравитации, которые управляют этими сингулярностями и контролируют их так же, как законы гравитации Ньютона или Эйнштейна управляют планетами и контролируют их движение по орбитам вокруг Солнца.