Юный техник, 2009 № 12
Шрифт:
Мы привыкли к тому, что не все процессы в нашем мире обратимы. Например, мы можем сделать из яйца омлет, но бессильны превратить омлет снова в яйцо. А другое яйцо мы можем превратить с помощью инкубатора в цыпленка, из которого затем вырастет курочка или петушок, но опять-таки бессильны повернуть эти процессы вспять. Почему?
В начале прошлого века английский физик Артур Эддингтон высказал предположение, что направление течения времени связано с расширением Вселенной, и назвал это явление «стрелой времени». «В тот момент, когда расширение Вселенной сменится сжатием, может повернуться в другую сторону и стрела времени», — предположил он.
Однако проверить это, похоже, не удастся. Во-первых, потому, что, согласно современным представлениям о Вселенной, она продолжает расширяться со все большим ускорением. И на то, что расширение когда-либо сменится сжатием, остается все меньше надежд…
Во-вторых, заставить события повернуть вспять трудно вот еще по какой причине.
Американский физик-теоретик Хью Эверетт в 20-е годы прошлого столетия выдвинул такую гипотезу. Дескать, на события будущего влияет любой процесс, происходящий в настоящем. Скажем, идете вы по улице, и от того, в какой переулок свернете, зависит, какой перед вами откроется вариант будущего. Получается, что в будущем существует бесчисленное множество мультивселенных, и в какую именно вы попадете — дело случая.
Уже сама подготовка путешествия в будущее может его изменить. И даже если вам каким-то образом удастся туда попасть, то вернуться назад, в день сегодняшний, будет очень проблематично. Именно потому, как уверяет Хьюз, мы и не видим в нашем мире путешественников из будущего. И в прошлое мы тоже не можем попасть потому, что его уже не существует. Остались от него лишь памятники в виде построенных зданий, вчерашних газет и воспоминаний.
И все-таки проблема путешествий по времени не так уж безнадежна, как кажется на первый взгляд. Физики Джеральд Фейнберг из Колумбийского университета и Джордж Сударшан из Университета Техаса в Остине подошли к этой проблеме с другой стороны.
Согласно теории Эйнштейна, получается, что при повышении скорости движения любого материального тела скорость течения времени для него уменьшается. А что будет, если мы построим звездолет, который будет летать со сверхсветовой скоростью?
Известный всем Самуил Маршак однажды написал по этому поводу:
Сегодня в полдень пущена ракета. Она летит быстрее света. И прилетит к нам в шесть утра Вчера.Так поэт своими словами пересказал вот какую гипотезу. При движении некоего тела со скоростью выше световой есть шанс, что оно начнет двигаться по времени назад.
Однако, согласно уравнениям Эйнштейна, получается, что при разгоне любого материального тела до околосветовой скорости не только замедляется время, но и неудержимо начинает расти масса. При световой скорости она становится равной бесконечности. А значит, чтобы преодолеть «световой барьер» нужно бесконечно большое количество энергии.
А где ее взять в таком количестве?..
Иное дело, если мы представим, что в природе существуют некие частицы — тахионы, которые живут в очень странном мире, где все изначально движется быстрее света. Особенно странными тахионы делает тот факт, что они должны при этом обладать еще и мнимой массой. (Говоря «мнимой», мы имеем в виду, что их масса умножается на корень квадратный из минус единицы, или i.) Если взять знаменитые уравнения Эйнштейна и заменить в них mна im, произойдет некое чудо. Скорость частиц, по расчету, станет больше скорости света.
Из-за этого, по идее, должны возникать и странные ситуации. Когда тахион летит сквозь вещество, он теряет энергию, поскольку сталкивается с атомами. Но, теряя энергию, он ускоряется, отчего столкновения только усиливаются и происходят чаще. Теоретически эти столкновения должны вызывать дальнейшую потерю энергии и, следовательно, дальнейшее ускорение. В итоге тахион сам по себе, естественным образом, набирает бесконечную скорость и тем самым заставляет время двигаться вспять!
Правда, таких частиц еще никто никогда в глаза не видел. И их следов тоже не фиксировал… Причину этого некоторые исследователи видят в том, что тахионы, возможно, существовали в момент Большого взрыва, но теперь их больше нет — все выродились.
Однако очень может быть, что тахионы сыграли существенную роль в том, что Вселенная вообще взорвалась. Ведь у них есть еще одно интересное свойство. По расчетам теоретиков получается, что если в любой физической системе присутствуют тахионы, значит, она находится в состоянии некоего «ложного вакуума» и способна от любой малости разрушиться до состояния истинного вакуума.
Понять суть дела можно при помощи такой аналогии.
Представьте себе плотину, которая удерживает воду в озере. Что будет, если плотина вдруг разрушится? Правильно, потоп. Таким образом, воду в водохранилище можно представить находящейся в состоянии «ложного вакуума». Хотя плотина представляется вполне надежной и вода в водохранилище может оставаться в неизменном состоянии многие десятки лет, всегда есть вероятность, что в плотине вдруг появится трещина и вода начнет стремительно разрушать и вытекать из озера… То есть система будет стремиться к состоянию истинного вакуума.
Точно так же считается, что Вселенная до Большого взрыва существовала в состоянии ложного вакуума. В ней имелись тахионы. Этим непоседам не сиделось на месте, и в конце концов они проделали в ткани пространства-времени крошечную «щелку». Та тут же стала увеличиваться, словно трещина в плотине. Появился некий пузырь. Вне пузыря тахионы по-прежнему существовали, но внутри их не было. Со взрывообразным ростом пузыря и появилась та Вселенная, которую мы знаем, — мир без тахионов.
Причем одна из теорий состоит в том, что первоначальный процесс раздувания пузыря начал один-единственный тахион, названный «инфлятоном». Именно его присутствие дестабилизировало вакуум, и образовались крошечные пузырьки. Внутри одного из этих пузырьков инфляционное поле оказалось в состоянии истинного вакуума. Этот пузырек начал стремительно раздуваться, пока не превратился в нашу Вселенную.