Загадки четвертого измерения

Есть у времени такие свойства, которые ставят в тупик и классическую механику, и теорию относительности, и квантовую теорию. Эти теории многое сказали о времени, но они не способны ответить на первый и, казалось бы, самый простой из всех вопросов: почему время идет?
А. Д. Чернин. Физика времени
В последующих главах мы вернемся к исследованию временных парадоксов, задавшись, прежде всего, следующими вопросами: как смотрит физическая наука на теоретическую возможность создания машины времени? В чем принципиальные особенности движения материального тела по течению времени и против него?


Ну и, конечно же, нам предстоит продолжить разговор о новых исследованиях физиков и узнать, как обстоит дело с путешествиями во времени сегодня. Мы привыкли, что многие предвидения фантастов постепенно сбываются, и то, что вначале казалось совершенно нереальным, с течением времени становится обыденностью. Но тут возникают новые вопросы:
► Что нужно, чтобы построить машину времени?
► Когда этого можно ожидать?
► Как далеко в этом направлении продвинулась наука?
Но главным среди них все же остается вопрос:
► Что по своей сути представляет собой время? Ведь для того чтобы построить машину времени, надо понять сущность времени и научиться управлять его течением. И именно отсюда начинаются все трудности…
Но все-таки это дело не такое уж безнадежное, как может показаться вначале. Современная наука знает о сущности времени не так мало. Более того, теория предсказывает, что некоторые виды «машины времени» могут издавна существовать в окружающем нас мире. И здесь продолжают накапливаться задачи:
► Как их обнаружить?
► В чем состоят принципы их существования?
► Как именно они работают?
► Какую практическую пользу мы можем иметь от них?
► Насколько правы в своих предположениях фантасты?
К глубокому сожалению, на нашем уровне познания мироздания любые проекты по перемещению материальных объектов во времени являются всего лишь более или менее удачными умозрительными построениями.
Классическая физика говорит, что существует лишь одно измерение, а также одно временное пространство. В соответствии с этой точкой зрения, изменение события в прошлом может теоретически обратно изменить историю. Эта теория порождает проблемы «временных парадоксов», о которых было написано в предшествующей главе. Далее мы обратимся к ним с несколько иной точки зрения.
Тем более поразительным был вывод из теории относительности, созданной в начале прошлого века, о том, что время зависит от скорости движения – пассажиры быстро мчащегося авто заметят, что их хронометры все больше и больше отстают от часов, укрепленных на стенах автовокзалов, мимо которых проносится автомобиль. И чем больше его скорость, тем заметнее запаздывание.
Причина этого удивительного явления долго оставалась загадкой. Ответ дала лишь теория тяготения Эйнштейна, объяснившая, что замедление времени связано с искривлением окружающего пространства. Из теории гравитации Эйнштейна следует, что время только кажется инертным и безучастным к проходящим в мире процессам, в действительности же на него действуют силы тяготения. Чем они сильнее, тем более вялым, медленнее текущим становится время. Образно говоря, под действием тяготения река времени перестает быть прямолинейной. Она изгибается, растягивается, скручивается.
Чтобы понять, в чем дело, вспомним широко известный в физике факт: силы инерции – перегрузки, возникающие при ускорении или торможении, например лифта – эквивалентны силе тяжести.
Вспомним, как нас прижимает к спинке сиденья на аттракционе «Русские горки», когда поезд кабинок резко ускоряет движение на подъеме. И если мы изолированы в кабине космического корабля, то никогда не сможем определить – сели ли мы на какую-то планету и на нас действует ее гравитация, или корабль уносится в космическое пространство с каким-то постоянным ускорением.
Поэтому при тренировках космонавтов состояние орбитальной невесомости моделируется их «парением» в салоне пикирующего самолета: земное притяжение при этом полностью компенсируется противонаправленной силой инерции.
Теперь понятно, что на замедление хода часов в движущемся транспорте действуют силы инерции, возникающие при его разгоне. Чем они больше, тем больше его скорость и тем заметнее разница времени между покоящимися и движущимися часами. Несомненно, что открытие зависимости времени от скорости движения и полей тяготения стало одним из самых важных научных достижений прошлого века. Оно позволяет нам в определенных пределах управлять ходом времени, а отсюда уже недалеко и до машины времени, с помощью которой можно так искривить поток времени, что он вынесет нас в будущее или в прошлое.
Так, если экипаж звездолета, который исследовал окрестности коллапсара, – черной дыры с невообразимо гигантскими полями тяготения, вернется домой, он застанет своих ровесников, знакомых и родственников глубокими стариками, живущими в том далеком будущем, до которого членам экипажа еще предстоит дожить. Итак, перед нами первая модель машин времени, созданных самой природой, – черные дыры, или замерзшие звезды, правда, их внешняя оболочка может перебрасывать материю только в сторону будущего.
В научно-фантастических романах часто можно встретить ситуацию, когда очередная сверхцивилизация, овладев законами тяготения, использует мощные генераторы гравитационных волн. Для такого высокоразвитого разума совсем нетрудно было бы построить и компактную машину времени – что-то вроде «универсального блока» из многотомной эпопеи Василия Звягинцева «Одиссей покидает Итаку» или кабины «голема» из романа Василия Головачева «Схрон». Впрочем, мы далеко не случайно остановили внимание на произведениях этих авторов. Редко где еще можно встретить столь тщательно выписанную сложнейшую систему «хронопереходов» между разными временами и эпохами, и даже пришельцев, живущих в «обратном» времени.
Несмотря на фантастичность подобных путешествий, возможно, когда-нибудь их удастся осуществить. История науки убеждает нас в том, что если какая-то возможность разрешена законами природы, то ее осуществление – лишь вопрос времени. Однако сегодня мы еще очень далеки от этого. Честно говоря, мы даже не знаем, как подступиться к практической разработке гравитационной машины времени. Современная техника хорошо умеет генерировать самые различные электромагнитные поля. Это может быть и видимый свет, и радиоволны, и лучи лазеров, уже научились создавать даже пучки неуловимых частиц нейтрино.

Но вот как построить мощный генератор гравитационного излучения, который мог бы изменять силу поля тяготения, – этого пока никто не знает. Впрочем, существует обходной путь: заменить гравитацию силами инерции.
Такие силы мы создавать умеем. Как уже говорилось, движущиеся часы идут медленнее неподвижных, и экипаж летчиков станет моложе команды диспетчеров на аэродроме. В обычных условиях это различие, понятно, совершенно ничтожно. Чтобы оно стало заметным, скорость движения должна быть близка к скорости света. Например, космонавты, безостановочно в течение целого года летящие по орбите со скоростью несколько тысяч километров в час, «омолодятся» всего лишь на доли секунды.
Другое дело, если мы находимся на борту уже упомянутого фотонного звездолета, мчащегося с половинной скоростью света. Здесь сдвиг в будущее составит уже около полутора месяцев. Ну, а для путешествия в далекое будущее потребуется скорость, мало отличающаяся от световой.
Разгоняясь почти до скорости света, придется затратить огромное количество энергии. Ресурсов известных нам источников энергии, включая ядерную и термоядерную, для этого недостаточно. Поэтому практическое осуществление подобных полетов прежде всего связано с поиском новых источников энергии. Одним из самых перспективных проектов, обсуждаемых уже много десятилетий, является использование фотонного привода, испускающего реактивную струю мощного светового излучения при аннигиляции материи и антиматерии.