Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна
Шрифт:
• Большинство физиков сегодня считают вопиющим предположение о том, что могут существовать червоточины и машины времени, хотя общие законы относительности Эйнштейна допускают их существование. Скептично настроенных физиков может отчасти успокоить недавно возникшее представление о том, что существование червоточин и машин времени может отвергаться не «мягкими» законами Эйнштейна, а более «суровыми» законами квантовых полей в искривленном пространстве-времени и законами квантовой гравитации. Когда мы лучше поймем эти законы, возможно, из них недвусмысленно будет следовать, что они всегда защищают Вселенную от червоточин
Что можно ожидать в ближайшие сто лет — за второй век существования теории Эйнштейна?
Похоже, наши представления о пространстве, времени и объектах, существование которых основано на искривлении пространства-времени, претерпят не менее революционные изменения, чем за прошедшее столетие. Предпосылки для этой революции следующие:
• Гравитационно-волновые детекторы позволят нам вскоре наблюдать черные дыры и «услышать» их столкновения. Можно будет записать целые симфонии и получить ценную информацию о том, как ведет себя бешено пульсирующее искривленное пространство-время. Моделирование на суперкомпьютерах позволит воспроизводить эти симфонии с тем, чтобы раскрыть их тайну. Черные дыры станут объектами детального экспериментального исследования. Что мы узнаем в результате этого исследования? Здесь возможны сюрпризы.
• В течение ближайших ста лет — и вероятно, этого не так долго осталось ждать — кто-нибудь откроет законы квантовой гравитации и детально их исследует.
• Владея законами квантовой гравитации, мы сможем точно понять, как появились пространство и время в нашей Вселенной, как они возникли из квантовой пены и сингулярности Большого взрыва. Мы сможем понять смысл часто задаваемого и кажущегося бессмысленным вопроса: «Что было до Большого взрыва?» Мы сможем узнать, действительно ли из квантовой пены рождается много вселенных, как разрушается пространство-время в сингулярном ядре черной дыры и в Большом хрусте, как и где пространство и время вновь воссоздаются (если это действительно происходит). Мы также сможем понять, разрешены или запрещены машины времени законами квантовой гравитации, и всегда ли машины времени саморазрушаются в момент их возникновения?
• Законы квантовой гравитации не являются конечным этапом эволюции физических законов на пути от законов Ньютона к специальной теории относительности, к общей теории относительности, к квантовой теории и, наконец, квантовой гравитации. Законы квантовой гравитации необходимо увязать с другими законами, которые проявляются в основных фундаментальных взаимодействиях природы: электромагнитном, сильном и слабом. Возможно, в ближайшие сто лет мы поймем, как объединить все эти законы — скорее всего, не так долго осталось ждать. Это объединение может радикально изменить наше представление о Вселенной. И что тогда? Никто не может сегодня предсказать, что будет дальше. Тем не менее, это может произойти еще при моей и при вашей жизни.
Заключение (Ноябрь 1993 г.)
Альберт Эйнштейн провел большую часть из последних 25 лет своей жизни в безуспешных попытках объединить свои законы общей теории относительности с законами электродинамики Максвелла. Он не понял, что для создания единой теории необходимо учитывать законы квантовой механики. Эйнштейн умер в Принстоне,
Субраманьян Чандрасекар (сейчас ему семьдесят три года) продолжает изучать секреты уравнения поля Эйнштейна. Часто ему помогают в этом молодые коллеги. В последние годы он научил нас многому новому о пульсациях звезд и столкновениях гравитационных волн.
Фриц Цвикки в последние годы научной деятельности все более превращался из теоретика в астронома-наблюдателя. Он обладал даром предвидения и все время генерировал новые идеи дискуссионного характера, которые, однако, выходят за рамки этой книги. В 1968 г. Цвикки оставил профессорскую должность, которую он занимал в Калифорнийском технологическом институте, и уехал в Швейцарию. Там он провел последние годы жизни, в течение которых развивал свой собственный метод познания, так называемый «морфологический метод». Цвикки умер в 1974 г.
Лев Давидович Ландау смог интеллектуально (но не эмоционально) оправиться после того, как год провел в тюрьме (1938–1939), и продолжал свои занятия наукой и преподавательской деятельностью; был уважаем и почитаем советскими физиками-теоретиками. В 1962 г. он серьезно пострадал в автокатастрофе, и его мозг так полностью и не восстановился. Он стал совершенно другим человеком и не мог уже полноценно заниматься физикой. Ландау умер в 1968 г., но его ближайшие друзья говорили впоследствии: «Для нас Дау умер в 1962 г.»
Яков Борисович Зельдович на протяжении 1970-х и 1980-х годов оставался наиболее влиятельным астрофизиком в мире. В 1978 г. в результате трагического межличностного конфликта в его группе (без преувеличения, самой мощной группе астрофизиков-теоретиков в мире) произошел разрыв. Попытки Зельдовича создать новую группу сотрудников из молодых ученых оправдались лишь частично. В 1980-х годах он был ведущим астрофизиком и космологом в мире. Зельдович умер от сердечного приступа в Москве в 1987 г., вскоре после своей первой поездки в Америку, ставшей возможной в результате политических изменений, предпринятых Горбачевым.
Игорь Дмитриевич Новиков стал лидером научно-исследовательской группы Зельдовича — Новикова после разрыва с Зельдовичем. На протяжении 1980-х годов он осуществлял руководство группой с энергией и рвением, которые были свойственны для Зельдовича в прежние времена. Но оставшись без Зельдовича, группа стала просто одной из лучших в мире, а ведь раньше она была впереди всех! С распадом Советского Союза, в 1991 г. (после операции на сердце, которая не прибавила ему оптимизма), Новиков уехал в Данию и начал работать в Копенгагенском университете над созданием нового Теоретического Центра по астрофизике.
Виталий Лазаревич Гинзбург в возрасте семидесяти семи лет продолжает участвовать в передовых исследованиях в различных областях физики и астрофизики. Во время ссылки Андрея Сахарова в г. Горький (1980—86 гг.) Гинзбург, будучи официальным «начальником» Сахарова в Институте Лебедева в Москве, отказался уволить его и выступал в роли его защитника. При перестройке во времена Горбачева Гинзбург и Сахаров были избраны членами Палаты народных депутатов СССР, где выступали за реформу. Сахаров умер от сердечного приступа в 1989 г.