Hиколай Непомнящий - Время - Назад XX век: Хроника необъяснимого
Энергия вещества слагается из энергии, связанной с массой составляющих его частиц (вспомним известную формулу Эйнштейна: энергия равна массе, помноженной на квадрат скорости света), и энергии давления и натяжении, связанной с внутренними взаимодействиями. В одних случаях скажем, в баллоне сжатого газа — она положительна, в других — например, в ядре атома железа — отрицательна; как известно, для расщепления ядра на части необходимо совершить определенную работу. Однако во всех обычных веществах — твердых, жидких, газообразных — энергия, связанная с массой, больше энергии взаимодействий, и суммарная энергия вещества всегда положительна. В экзотическом же веществе, которое нужно для сооружения "кротовых нор", первое место занимает отрицательная энергия внутренних натяжений.
Средневековые алхимики искали философский камень, цари в русских народных сказках посылают своих слуг искать живую воду, чудо-кольчугу, волшебный меч… Но это все детские забавы по сравнению с задачей найти материал для "кротовых нор".
Еще совсем недавно физики были убеждены в том, что подобных веществ просто не бывает. И это, по видимому, так, если оставаться в рамках классической, неквантовой физики. Однако в области квантовых явлений ситуация иная. Благодаря всплескам спонтанных полей, рождению пар частиц и античастиц на очень короткое время энергия может стать несколько большей или меньшей ее среднею, классического значения, если последнее близко к нулю, полная энергия может стать отрицательной. Даже в вакууме, который обычно, как само собой разумеющееся, принимается за нулевой уровень энергии, есть области с положительной и области с отрицательной энер1иеи. Нуль получается лишь в среднем.
Конечно, все эти флуктуации происходят на уровне микроскопических, ультра-малых масштабов, а для построения "кротовых нор" нужны большие, скорее всего даже очень большие, космические количества вещества с отрицательной энергией. Однако в определенных условиях квантовое снижение энергии может захватывать огромные области. Например, в вакууме между двумя металлическими пластинками не могут рождаться кванты электромагнитного поля, длина волн которых превышает расстояние, разделяющее эти пластины. Образно говоря, для них там просто нет места — между пластинами умещается лишь часть волны. Значит, по сравнению с обычным состоянием вакуума, в пустом пространстве между металлическими пластинами меньше квантов и, следовательно, энергия вакуума там тоже занижена, то есть имеет отрицательное значение и может скомпенсировать часть гравитационной энергии.
Таким образом, в качестве строительного материала космические зодчие могут использовать пустоту — вакуум! Скажем прямо: вывод парадоксальный.
Расчеты Торна и его коллег показали, что если каждый из двух концов «норы» окружить шарообразной металлической оболочкой, то соответствующее снижение энергии вакуума внутри канала вполне достаточно для того, чтобы удержать его от «схлопывания» и сделать проходимым для путешественников.
Так была решена, казалось бы, совершенно безнадежная задача. Опубликование в одном из ведущих научных журналов выводов американских физиков поразило даже видавших виды теоретиков. Не зря говорят, что современная наука фантастичнее любой научно-фантастической книги.
Конечно, проблемы этим не исчерпаны. Нужно еще придумать сам способ построения "кротовой норы". Может, для этого придется воспользоваться гравитационным коллапсом массивного тела, так как это имеет место при образовании канала "черной дыры", прикрывая образующиеся в пространстве вмятины-воронки металлическими заглушками, которые предохранят от полного «схлопывания». А может быть, космические инженеры изобретут какие-то новые подходы…
Путешествие в прошлое
Размышляя над свойствами "кротовых нор" и приключениями героев романа Сагана, Торн и его коллеги придумали простую конструкцию машины времени (если только слово «простая» применимо к космическим сооружениям), позволяющую путешествовать в любых направлениях во времени — в будущее, в прошлое, куда угодно.
Поскольку лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, представим себе, что мы отправляемся в путешествие с помощью одной из таких машин. Это поможет нам нагляднее понять принцип ее действия.
Машина соединяет "кротовой норой" два космических вокзала — Альфа и Бета, расположенных где-то между Землей и Марсом на сравнительно близком расстоянии друг от друга. Скажем, на расстоянии, которое можно за пару часов преодолеть на обычной ракете, а если воспользоваться "кротовым тоннелем", то из Альфы в Бету можно спокойно попасть за одну-две минуты. В космических масштабах экономия времени не так уж велика, но не в ней дело. Машина Торна предназначена для путешествий во времени, а не в пространстве, и в этом ее отличие от открытой героями романа Сагана транспортной системы Космических Предтечей.
Допустим далее, что так же, как на железных дорогах и аэродромах, на космических станциях установлено единое мировое время. Пусть, например, стенные часы и наши ручные хронометры, когда мы прощаемся с друзьями и входим в люк "кротовой норы" на станции Альфа, показывают ровно полночь — ноль часов. Такое же время на настенных часах вокзала станции Бета. Выглянув на этой станции из тоннеля, мы зафиксируем на наших хронометрах и на вокзальных часах несколько минут первого. Однако открывать люк и выходить из «норы» мы не будем — нас ждет еще одна важная особенность машины Торна.
Наверное, каждый из нас не раз бывал в туристских походах. Главное там — уметь смотреть по сторонам, чтобы в памяти остались не тяжесть рюкзака и усталость в ногах, а пейзажи и достопримечательности. Вот и мы, прежде чем двинуться дальше, задержимся на несколько минут, чтобы внимательнее оглядеться. Мы уже знаем, что входное и выходное отверстия "кротовой норы" представляют собой воронкообразные искривления пространства. А теория Эйнштейна говорит, что пространственные искривления всегда сопровождаются возникновением гравитационного поля, то есть им всегда сопутствует определенная энергия, а следовательно, и масса (вспомним еще раз формулу, связывающую массу с энергией). Другими словами, воронка "кротовой норы" на станции Бета — это закрытый шарообразным металлическим люком сгусток силового поля, который ведет себя подобно массивному телу. Его можно привести в движение сначала ускорить, затем замедлить и вернуть на место. Для этого можно использовать, например, силу тяготения астероида с укрепленными на нем реактивными двигателями. Воронка "кротовой норы" будет следовать за ним, как железная гайка за магнитом.
Вспомним теперь, что движущиеся часы отстают от неподвижных. Поэтому, когда мы, совершив путешествие в кабине разогнанного до больших скоростей конца "кротовой норы", вернемся на исходное место и выйдем на вокзале станции Бета, наши часы покажут меньшее время, чем вокзальные.
Пусть скорость и время движения были таковы, что наши ручные часы показывают ровно час, а вокзальные часы на станциях Альфа и Бета — полдень. Это означает, что мы сдвинулись в будущее на целых одиннадцать часов.
И вот тут мы подходим к самому главному: сдвиг в будущее произошел лишь во внешнем пространстве, где от Альфы к Бете и обратно летают обычные ракеты. Если же смотреть сквозь "кротовую нору", то никакого сдвига нет, ведь наши ручные хронометры и стенные часы на вокзале Альфа все время оставались неподвижными относительно друг друга ("нора" передвигалась, но внутри нее никакого движения не было) и должны поэтому показывать одинаковое время. Иначе говоря, мы видим сразу два состояния вокзала Альфа: в бинокль из люка тоннеля на станции Бета наблюдаем за тем, что происходит там в полдень, а через тоннель рассматриваем события, происходившие там в час ночи. Это как при купании в реке. смотришь над водой — одна картина, чуть присел и посмотрел ниже ее уровня совсем другая, искривленная.
"Кротовая нора" соединяет теперь разделенные одиннадцатью часами прошлое и настоящее станции Альфа. С точки зрения здравого смысла этому трудно поверить — одно и то же место, но сразу в два различных момента времени! К тому, что можно видеть два различных места в одно время, мы привыкли с детства. Ваза на столе и книги в шкафу, интерьер комнаты с часами на стене и видимая из ее окна часть улицы, где часы, укрепленные на фонарном столбе, показывают точно то же самое время, для нас это естественный порядок вещей. Но вот чтобы из одного окна была видна улица, освещенная полуденным солнцем, с массой машин и прохожих, а из другого — пустынная ночная улица! Это всякому пребывающему в здравом уме человеку кажется просто невозможным. Несмотря на железную логику формул теории относительности, здравый смысл восстает против такого «абсурда»!
