Параллельные миры - Мичио Каку

Не говоря уже об ужасно сложных инженерных проблемах, с которыми придется столкнуться при постройке такого ускорителя частиц, остается еще довольно скользкий вопрос: существует ли предел энергии, набираемой пучком частиц? Любой энергетический пучок частиц в конце концов сталкивается с фотонами, из которых состоит фоновое излучение (с температурой 2,7 градуса), и потому потеряет энергию. Теоретически это может высосать из пучка так много энергии, что возникнет своеобразный потолок энергии, который нельзя превысить в открытом космосе. Этот результат еще не был проверен экспериментально. (В сущности, есть указания на то, что энергетика столкновений космических лучей превышает этот максимальный уровень, что ставит под сомнения все вычисления.) Однако если; это правда, то понадобится еще более дорогостоящая модификация аппарата. Во-первых, можно заключить весь пучок в вакуумный туннель с защитой, чтобы не допустить воздействия фонового излуче-гния. Или же, в случае если эксперимент будет проводиться в далеком гоудущем, возможно, что фоновое излучение снизится настолько, что уже не будет представлять проблему.

Можно также представить себе еще одно устройство, принцип работы которого основан на лазерных лучах и взрывных механизмах. В природе невероятно высокие температуры и давления достигаются при помощи взрывов, к примеру когда умирающая звезда внезапно коллапсирует под действием силы гравитации. Это возможно благодаря тому, что гравитация только притягивает, а не отталкивает, и потому коллапс происходит однородно и звезда сжимается равномерно до невероятных плотностей.

Такой взрывной метод очень сложно воссоздать на Земле. Для примера, водородные бомбы требуют точности, не уступающей швейцарским часам, чтобы дейтерид лития, активный компонент водородной бомбы, оказался сжат и разогрелся до десятков миллионов градусов, создавая условия, удовлетворяющие критерию Лоусона, при которых начинается процесс синтеза. (Это достигается путем взрыва атомной бомбы рядом с дейтеридом лития, а затем равномерного распределения рентгеновского излучения по поверхности куска дейтерида лития.) Однако в ходе такого процесса энергия выделяется путем неконтролируемого взрыва.

В условиях Земли ни одна из попыток использования магнетизма для сжатия обогащенного водорода не увенчалась успехом, в основном, потому, что магнитные силы не сжимают газ равномерно. Монополя в природе мы никогда не наблюдали; соответственно, магнитные поля биполярны, как и магнитное поле Земли. В результате этого они чрезвычайно неравномерны. Применение их для сжатия газа подобно попыткам сжать в руках воздушный шарик. Всякий раз, когда вы сжимаете его с одного края, второй раздувается.

Еще одним способом управления синтезом могло бы стать использование системы лазеров, расположенных по поверхности сферы таким образом, чтобы они могли одновременно ударить в крошечную частицу дейтерида лития в центре. Например, в Ливерморской национальной лаборатории есть мощная лазерная установка для синтеза, используемая для моделирования ядерного оружия. В ней ряд лазерных лучей горизонтально проходит по туннелю. Затем зеркала, расположенные в конце туннеля, отражают каждый луч таким образом, что все лучи радиально направляются на крошечный кусочек вещества. Поверхность этого кусочка немедленно испаряется, в результате чего он взрывается и создаются невероятно высокие температуры. Таким образом, в действительности синтез происходит внутри кусочка вещества (хотя установка потребляет больше энергии, чем создает, а следовательно, является коммерчески нежизнеспособной).

Подобным образом можно представить, что цивилизация третьего типа построит батареи лазеров на астероидах и лунах различных звездных систем. Такая батарея лазеров выстрелила бы одновременно, выпустив ряд мощных лучей, сходящихся в одной точке, что создало бы температуры, при которых пространство и время стали бы нестабильными.

В теории предела количества энергии, которую можно поместить в лазерный луч, не существует. Однако при создании чрезвычайно мощных лазеров возникают проблемы практического характера. Одной из основных проблем является стабильность излучающего вещества, которое часто перегревается и разрушается при высоких энергиях. (Этупроблему можно преодолеть, использовав для генерации лазерного луча силу одноразового взрыва, такого, как ядерный.)

Цель выстрела из такой группы сферически расположенных лазеров заключается в разогревании камеры, чтобы внутри создался ложный вакуум, или же во взрыве и сжатии серии пластин для соз-, дания отрицательной энергии с помощью эффекта Казимира. Для создания такого приспособления с отрицательной энергией необходимо сжать набор сферических пластин до размеров длины Планка (10 33 см). Поскольку расстояние между атомами составляет 10"8 см, а расстояние между протонами и нейтронами в ядре — 10"13 см, ясно, что сжатие пластин должно быть колоссальным. Поскольку общая мощность, которую можно собрать в лазерном луче, в принципе не ограничена, основной проблемой становится создание устройства, которое обладает достаточной стабильностью, чтобы выдержать это невероятное сжатие. (Поскольку эффект Казимира создает между пластинами чистое притяжение, необходимо также сообщить пластинам заряд, чтобы предотвратить их коллапсирование.) В принципе, внутри сферических оболочек должен образоваться портал-червоточина, который соединит нашу умирающую вселенную с намного более молодой и горячей вселенной.

Ключевой элемент для сборки описанных выше устройств — это возможность путешествий на далекие межзвездные расстояния. Один из возможных вариантов заключается в использовании машины времени Алькубьерре, в основе действия которой лежит принцип искривления пространства. Принцип этой машины был впервые описан физиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году. Такая машина не изменяет топологию пространства — создавая дыру а затем совершая скачок в гиперпространство. Она просто сжимает то пространство, что находится перед вами, и растягивает то, что находится позади вас. Представьте, что вы идете к столу по ковру. Вместо того чтобы подходить к столу, можно набросить на него петлю и потихоньку подтянуть его к себе, что заставит ковер перед вами смяться. Таким образом, вы практически не сдвинетесь с места, зато пространство перед вами сожмется.

Вспомним о том, что само пространство может расширяться быстрее света (поскольку при расширении пустого пространства не передается никакой информации). Подобным образом может оказаться возможным путешествие со сверхсветовыми скоростями и путем сжатия пространства с такой скоростью. В сущности, совершая путешествие к близлежащей звезде, мы можем выйти совсем недалеко за пределы Земли; мы просто сожмем пространство впереди нас и расширим его позади нас. Вместо того чтобы лететь к Альфа Центавра, ближайшей к нам звезде, мы можем подтянуть ее к нам.

Алькубьерре показал, что это весьма жизнеспособное решение уравнений Эйнштейна, то есть оно не противоречит законам физики. Но за все нужно платить: чтобы обеспечить энергией свой космический корабль, вам понадобились бы колоссальные количества как положительной, так и отрицательной энергии. (Положительную энергию можно было бы использовать для сжатия пространства перед вами, а отрицательную — для удлинения расстояний позади.) Для того чтобы возник эффект Казимира и образовалась эта отрицательная энергия, пластинки должны находиться на расстоянии длины Планка друг от друга. Этот показатель слишком мал, чтобы мы могли достичь его, используя имеющиеся в нашем распоряжении средства. Чтобы создать такой корабль, нужно построить большую сферу и посадить внутрь пассажиров. По бокам этой сферы вдоль экватора необходимо было бы пустить кольцо отрицательной энергии. Пассажиры внутри сферы так и не сдвинутся с места, зато пространство впереди сферы будет сжиматься быстрее скорости света, так что, выйдя из сферы, пассажиры уже достигнут близлежащей звезды.

В своей статье Алькубьерре показал, что его решение Могло бы не только отправить нас к звездам, но и помочь реализовать путешествия во времени. Спустя два года физик Аллен Эверетт показал, что при наличии двух таких космических кораблей путешествие во времени было бы возможно — в результате двух таких последовательных деформаций пространства. Как говорит принстонский физик Готт, «таким образом, выходит, что Джин Родденберри, создатель «Стар Трека», был совершенно прав, включив все эти эпизоды с пу-тешествиямиво времени!»

Однако более поздний анализ, проведенный русским физиком Сергеем Красниковым, выявил в этом решении технический дефект. Он показал, что внутренняя часть пространства корабля не соединена с пространством вне корабля, а потому послания не могут пересечь границу, то есть, оказавшись внутри корабля, вы уже не сможете изменить его маршрут. Маршрут должен быть заложен перед полетом. Это весьма неутешительно. Иными словами, вы не сможете просто повернуть руль и взять курс на ближайшую звезду. Но все же это означает, что такой теоретический космический корабль мог бы стать своего рода железной дорогой к звездам, некой межзвездной системой, в которой космические корабли следуют строго по расписанию. Так, можно построить станции, расположенные между звездами с определенным интервалом. А затем наш космический корабль сможет путешествовать между этими станциями на сверхсветовых скоростях по расписанию, то есть со строго определенным временем прибытия и отправления.