Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина
Есть и другой вариант — магнитная червоточина. В 1907 году геометр Туллио Леви-Чивита доказал, что в рамках общей теории относительности магнитное поле может вызывать искажения пространства. Магнитное поле обладает энергией, энергия эквивалентна массе, а масса задает кривизну пространства. Более того, ему удалось вывести точное решение уравнений поля Эйнштейна, которое он назвал «магнитной гравитацией». Проблема состояла в том, что получения наблюдаемого эффекта требовалось магнитное поле, в квинтиллион раз превышающее то, которое можно было получить в лаборатории. Его идея не привлекала серьезного внимания до 1995 года, когда Клаудио Макконе понял, что Леви-Чивита по сути изобрел магнитную червоточину. Чем сильнее магнитное поле червоточины, тем сильнее скручивается ее горловина. Размер червоточины с магнитным полем лабораторного уровня был бы просто огромным — около 150 световых лет в поперечнике. Причем лаборатории пришлось бы построить по всей ее длине. Магнитное поле гигантской мощности нужно как раз для того, чтобы создать небольшую червоточину. Сильные магнитные поля могут возникать на поверхности нейтронных звезд, поэтому Макконе предположил, что магнитные червоточины стоит искать именно там. К чему все эти усилия? Дело в том, что для поддержания такой червоточины в открытом состоянии экзотическая материя не нужна.
Возможно, более подходящим решением могла бы стать вращающаяся черная дыра, которая обладает не точечной, а кольцевой сингулярностью. В этом случае путешественник может пройти через кольцо, минуя сингулярность. Анализ уравнений Эйнштейна указывает на то, что вращающаяся черная дыра соединена с бесконечным числом областей пространства-времени. Одна из них должна находиться в нашей Вселенной (при условии, что нам удастся создать в ней вращающуюся черную дыру), но другие вполне могут выходить за ее пределы. За кольцевой сингулярностью располагаются антигравитационные вселенные, в которых расстояния измеряются отрицательными величинами, а материя взаимно отталкивается друг от друга. Через червоточину можно проложить вполне законный (не требующий сверхсветовых скоростей) маршрут к любому из ее альтернативных выходов. Таким образом, если мы воспользуемся вращающейся черной дырой вместо червоточины и сможем разогнать ее входы и выходы до околосветовых скоростей, в нашем распоряжении окажется куда более практичная машина времени — ей мы сможем пользоваться, не рискуя столкнуться с сингулярностью.
Существуют и другие машины времени, основанные на парадоксе близнецов, но все они ограничены скоростью света. Если бы мы, как герои «Звездного пути», смогли превысить скорость света с помощью пространственно-деформирующего двигателя, то эти машины лучше бы справлялись со своей задачей и, вероятно, оказались бы более простыми в постройке и эксплуатации.
Но ведь теория относительности это запрещает, так?
Нет.
Движение со сверхсветовой скоростью запрещено в специальной теории относительно. Но общая теория относительности, как оказалось, такое движение разрешает. Удивительно то, что решение этой проблемы совпадает со стандартным заумным объяснением, к которому прибегают многочисленные авторы научно-фантастических книг, знакомые с релятивистскими ограничениями, но тем не менее желающие оснастить свои космические корабли сверхсветовыми двигателями. «Теория относительности запрещает материи двигаться быстрее света», — говорят они, — «но она не запрещает сверхсветового движения пространства». Предположим, что космический корабль находится в специальной области пространства и относительно нее остается неподвижным. Законы Эйнштейна при этом не нарушаются. Теперь нужно просто разогнать эту часть пространства — вместе с космическим кораблем — до сверхсветовой скорости. Вот и все!
Ха-ха, звучит довольно забавно. Вот только.
Именно такое решение применительно к общей теории относительности в 1994 году предложил Мигель Алькубьерре Мойя. Он доказал, что у уравнений Эйнштейна есть решения, описывающие подвижный пузырь, созданный за счет локальной «деформации» пространства-времени. Пространство сжимается перед пузырем и расширяется сзади. Если внутрь пузыря поместить космический корабль, он сможет «плыть» на гравитационной волне, будучи надежно защищенным статической оболочкой локального пространства-времени. Скорость корабля по отношению к пузырю равна нулю. Движется только граница пузыря, то есть пустое пространство.
Авторы научно-фантастически книг были правы. Теория относительности никак не ограничивает скорость перемещения пространства.
Двигатели, основанные на деформации пространства, обладают теми же недостатками, что и червоточины. Для искривления пространства-времени столь необычным образом необходима экзотическая материя, создающая гравитационное отталкивание. Другие варианты сверхсветового двигателя предположительно устраняют этот недостаток, но добавляют новые. Сергей Красников обратил внимание на одно затруднительное обстоятельство, связанное с двигателем Алькубьерре: внутренность пузыря теряет причинно-следственную связь с его передним краем. Находясь внутри пузыря, капитан корабля не может ни управлять им, ни даже включать или выключать. В качестве альтернативы он предложил идею «сверхсветового шоссе». Сначала корабль движется до пункта назначения с досветовой скоростью и оставляет за собой туннель, образованный деформированным пространством-временем. Обратный путь он совершает со сверхсветовой скоростью, двигаясь по готовому туннелю. Для создания сверхсветового шоссе также необходима отрицательная энергия; фактически то же самое, согласно работам Кена Олама и других исследователей, справедливо и для любого другого двигателя, основанного на деформации пространства-времени.
Каким бы ни было количество отрицательной энергии, время ее жизни ограниченно. Применительно к червоточинам и деформирующим двигателям эти ограничения приводят к тому, что либо подобные структуры должны быть очень маленькими, либо область отрицательной энергии должна быть чрезвычайно тонкой. Например, если вход в червоточину достигает 3 футов (1 м) в диаметре, то ее отрицательная энергия должна быть сосредоточена в полосе толщиной в одну миллионную диаметра протона. Общее количество отрицательной энергии при этом (по абсолютной величине) будет эквивалентно годовому излучению 10 миллиардов звезд. Если бы диаметр входа составлял 1 световой год, то полоса отрицательной энергии опять-таки была бы тоньше протона, а ее количество достигало бы уровня 10 квадриллионов звезд.
С деформирующими двигателями дела, пожалуй, обстоят еще хуже. Для достижения скорости, в 10 раз превышающей скорость света (в терминах «Звездного пути» это всего лишь варп-фактор 2), толщина стенок пузыря должна составлять 10-32 метров. Если корабль занимает 200 ярдов (около 200 м) в длину, то для создания такого пузыря потребуется затратить энергию, которая в 10 миллиардов раз превышает массу известной нам Вселенной.
Ну что, поехали?
Иногда рассказий Круглого Мира удается задокументировать. Когда Рональду Моллетту было десять лет, его 33-летний отец скончался от сердечной недостаточности, вызванной курением и употреблением алкоголя. «Я чувствовал себя практически опустошенным», — такими, как утверждается, были его слова[47]. Вскоре после этого он прочитал «Машину времени» Уэллса. И пришел к выводу, что «если бы я смог построить машину времени, то мне, возможно, удалось бы предупредить его о том, что случится в будущем».
Впоследствии детская мечта забылась, но интерес к путешествиям во времени остался. Став взрослым, Моллетт придумал совершенно новую машину времени, основанную на использовании искривленных световых лучей.
Для искривления пространства и создания червоточин Моррис и Торн использовали материю. Масса — это и есть искривление пространства. Леви-Чивита искривлял пространства с помощью магнетизма. Магнитное поле обладает энергией, а энергия (по словам Эйнштейна) — это масса. Моллетт для той же цели предпочел свет. Свет тоже обладает энергией. И, значит, может играть роль массы. В 2000 году он опубликовал статью о деформировании пространства с помощью кольцевого пучка света. И тогда ему в голову пришла идея. Если можно деформировать пространство, значит, можно деформировать и время. Его рассчеты показали, что с помощью кольцевого луча можно создать петлю во времени — ЗВК.
С помощью машины времени Моллетта можно переместиться в собственное прошлое. Путешественник заходит внутрь петли, замыкающей свет, время и пространство. Движение вдоль такой петли эквивалентно перемещению назад во времени. Чем больше оборотов совершит путешественник, тем дальше он сможет переместиться в прошлое, следуя винтообразной мировой линии. Достигнув нужного момента, он покидает петлю. Все просто.
