Журнал «Если», 2004 № 08
Шрифт:
Несмотря на всю фантастичность гипотезы о перемещении во времени посредством таких червоточин, сам Торн относится к ней исключительно серьезно и полагает, что со временем человек научится манипулировать черными дырами, и тогда Вселенная, ее прошлое и будущее окажутся у его ног. А что касается машины, способной манипулировать временем, — это уже не наука, а фантастика.
Ан не тут-то было!
Весьма уважаемый в научном мире профессор теоретической физики Коннектикутского университета Рональд Малетт вполне серьезно заявил, что знает, как построить настоящую машину времени. Что заставило его рискнуть своей репутацией и карьерой?
Эта
Как выяснилось, отец Малетта не заботился о здоровье, пил-курил в свое удовольствие и умер в 1955 году от инфаркта. Будущему профессору было тогда 10 лет. Вскоре мальчик прочитает знаменитое произведение Герберта Уэллса «Машина времени» и задумается о том, как вернуться в прошлое и спасти отца.
Прошло много лет. Изучая проблемы деформации пространства и времени вблизи вращающихся тел, Малетт пришел к тем же выводам, что и многие ученые до него. Действительно, чем сильнее гравитационное поле, тем больше отклонение светового луча от прямой линии. А такие объекты, как черные дыры, вообще приводят к закольцовке света, замыкая его траекторию в границах свернутого пространства-времени. Концепция Торна о червоточинах — ходах во времени — уже тогда была весьма популярна. Но любой здравомыслящий человек понимает, что черные дыры в ближайшие тысячелетия вряд ли станут подвластны манипуляциям. Малетт не предполагал прожить столько времени.
Он решил вывернуть проблему наизнанку. Управление гравитационными полями нам пока недоступно. Хорошо, но как там насчет света? Суть идеи Малетта такова: если закольцевать свет и к тому же замедлить его скорость до весьма низких показателей, это даст возможность двигаться против потока времени.
Малетт уверяет, что он экспериментально получил весьма обнадеживающие результаты. По его словам, световой луч, идущий по кругу (с помощью зеркал или призм), вызывает странные эффекты, что-то вроде «пространственного вихря». Поэтому свет может стать средством для искривления пространства.
А как же быть со временем? И вот тут Малетт выкладывает на стол козырной туз. Чтобы «свернуть» время, он предлагает пустить по тому же кругу встречный луч. И тогда, манипулируя интенсивностью света, можно поменять местами пространство и время. Иначе говоря, внутри светового кольца время двинется по кругу.
На первый взгляд, все это выглядит как научная фантастика, благо фантастами неоднократно описывалось, как человек, попав в аналогичную петлю времени, встречался сам с собой по выходе из нее, и ни к чему хорошему это не приводило. А на второй взгляд, это выглядит как ненаучная фантастика, потому что основным требованием Малетта является замедление скорости света чуть ли не до полной остановки. Помня еще из школьной физики, что скорость света — 300 000 км/с, а фотон не имеет массы покоя, мы могли бы спокойно забыть безумную идею Рональда Малетта. Но тут подоспели новые данные…
Не так давно из Гарвардского университета пришло сообщение о том, что голландка Лене Хау снизила скорость света до нескольких метров в секунду и даже до полной остановки. При проведении своих экспериментов она использовала так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна.
Это чрезвычайно воодушевило
О каком конденсате идет речь?
В 1924 году индийский физик Чатьендра Бозе прислал Альберту Эйнштейну письмо, в котором речь шла о математическом обосновании статистики Эйнштейна, описывающей распределение световых квантов. В свою очередь, Эйнштейн обнаружил, что статистика Бозе подходит не только для световых квантов, но и для частиц. Фактически речь шла о существовании пятого состояния вещества — абсолютно противоположного плазме, которое было названо «суператомом». Дело в том, что все составляющие его атомы в определенный момент ререходят в одно и то же квантовое состояние. А согласно теории, в природе в одном квантовом состоянии может находиться только один атом.
Многие известные ученые полагали бозе-эйнштейновский конденсат научным заблуждением. Однако в 1938 году Петр Капица открыл сверхтекучесть жидкого гелия при сверхнизких температурах, а в 1941-м Лев Ландау объяснил механизм возникновения и свойства так называемой «квантовой жидкости», или, иначе говоря, «жидкости Бозе». Долгие годы предполагалось, что гелий — уникальный элемент с уникальными свойствами, а «заморозить» другие атомы вряд ли удастся. Для многих газов температура такого перехода весьма низка, и поэтому они переходят в твердую фазу до того, как начнется конденсация в подобную жидкость.
Однако нобелевская премия 2001 года по физике была присуждена американцам Эрику Корнеллу, Карлу Виману и их коллеге немцу Вольфгангу Кеттерле именно за экспериментальное получение конденсата Бозе-Эйнштейна, причем в ощутимом (для приборов) количестве. Иными словами, они превратили вещество в объект, обладающий квантовыми свойствами.
На самом деле конденсацией это явление названо условно, хотя и возникает аналогия с конденсацией молекул пара в жидкость при его охлаждении. В действительности процесс носит несколько иной характер. Для тех, кто интересуется деталями: распределение частиц в обычном пространстве остается прежним, а конденсация возникает в некоем «пространстве импульсов». До недавнего времени был известен лишь один конденсат — сверхтекучий жидкий гелий. Впрочем, и явление сверхпроводимости тоже имеет отношение к этому состоянию, хотя немного из другой области… Исследование конденсата других элементов породило весьма энергично развивающуюся область физики — лазерное охлаждение и захват атомов в магнитооптические ловушки.
Перед учеными открылось новое поле исследований, границы которого находятся за пределами наших знаний. Загадки начались, когда Виман и Корнелл исследовали конденсат. Внезапно при изменении магнитного поля произошел своеобразный взрыв части нового вещества. Несмотря на то, что масштаб взрыва, с обыденной точки зрения, был ничтожен, ученые тем не менее обнаружили в нем подобие процесса, сопровождающего возникновение так называемых «сверхновых» — звезд, заканчивающих свою жизнь вспышкой чудовищной силы.