Механика машины времени - Олег Фейгин

Вот так совершенно фантастическое замедление времени уже является обыденной процедурой из области экспериментальной физики, оно прочно вошло в научный арсенал исследования микрочастиц, а для профессионалов даже потеряло некоторую часть своего очарования.

На самых мощных ускорителях потоки микрочастиц разгоняются до субсветовых скоростей. Релятивистское увеличение в несколько раз времени жизни таких частиц для некоторых из них является весьма существенным, поскольку только это и позволяет их надежно зарегистрировать.

Давайте совершим фантастическое допущение, что нам удалось построить космический аппарат, движущийся со сверхсветовой скоростью. Мы уже знаем, что для анализа релятивистских эффектов полет ракеты нужно рассматривать в двух системах координат. Одна (условно назовем ее первой) – это поверхность Земли, тот космодром, с которого стартовала ракета. В этой системе отсчета все происходит как обычно: ракета стартует, предположим, в полдень и при пятикратной скорости света достигает цели, например, в следующую полночь.

А вот с точки зрения наблюдателя во второй – релятивистской – системе координат порядок событий в первой системе отсчета может оказаться нарушенным. Как в кино при запуске пленки в обратном направлении, он увидит, что ракета от достигнутой ею цели направляется к месту старта.

Однако при всей своей необычности подобный мысленный эксперимент все же не лишен физического смысла. Здесь надо вспомнить гипотезу о существовании частиц, движущихся со сверхсветовыми скоростями, – тахионов. Такое предположение основано лишь на некоторых теоретических предпосылках. Но если такие частицы вдруг действительно существуют, не исключено, что время для них может течь навстречу нашему. То есть, говоря другими словами, прошлое и будущее таких частиц (с точки зрения стороннего наблюдателя) как бы меняются местами.

Из-за движения со скоростью больше скорости света мы не можем видеть тахион всегда. Только после того как тахион пройдет мимо нас, появляются два удаляющихся изображения тахиона. Черная линия соответствует фронту специального сверхсветового излучения (излучения Вавилова – Черенкова) – свечения, вызываемого в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Черенковское излучение широко используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей.

Подобная ситуация блестяще описана в замечательном научно-фантастическом произведении Аркадия и Бориса Стругацких «Понедельник начинается в субботу». Речь там идет о загадке попугая, умирающего, исчезающего и возникающего вновь без всяких видимых причин, а также его таинственного хозяина – директора НИИЧАВО Януса Полуэктовича.

Вот какую гипотезу обратного хода времени, или «контрамоции», предлагают на страницах романа сотрудники НИИЧАВО: «…Если контрамоция теоретически возможна, значит, теоретически возможно нарушение причинно-следственного закона. Собственно, даже не нарушение, потому что закон этот остается справедлив в отдельности и для нормального мира, и для мира контрамота… А значит, можно все-таки предположить, что попугаев не три и не четыре, а всего один, один и тот же. Что получается? Десятого с утра он лежит дохлый в чашке Петри. Затем его сжигают, превращают в пепел и развеивают по ветру. Тем не менее утром одиннадцатого он жив опять. Не только не испепелен, но цел и невредим. Правда, к середине дня он издыхает и снова оказывается в чашке Петри. Это чертовски важно! Я почувствовал, что это чертовски важно – чашка Петри… Единство места!.. Двенадцатого попугай опять жив и просит сахарок… Это не контрамоция, это не фильм, пущенный наоборот, но что-то от контрамоции здесь все-таки есть… Для контрамота ход событий таков: попугай жив, попугай умирает, попугая сжигают. С нашей точки зрения, если отвлечься от деталей, получается как раз наоборот: попугая сжигают, попугай умирает, попугай жив… Словно фильм разрезали на три куска и показывают сначала третий кусок, потом второй, а потом уже первый… Какие-то разрывы непрерывности… Разрывы непрерывности… Точки разрыва…»

Далее герои романа начинают строить на основе идеи встречного хода времени любопытную гипотезу о природе Тунгусского метеорита…

Глава 3. 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?

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.