нт. Таким образом, при виде снаружи белая дыра кажется внезапным взрывом материи размером со звезду, исходящим от обращенного во времени горизонта событий.
Белые дыры ведут себя весьма странно. Кажется разумным, если первоначальное скопление материи сожмется, его плотности хватит для образования черной дыры; но почему сингулярность внутри белой дыры, которая не менялась с самой зари времен, вдруг решит извергнуть звезду? Возможно, потому, что время движется назад внутри белой дыры, а причинность – от будущего к прошлому? Давайте просто условимся на том, что белые дыры математически возможны, и отметим, что они также являются асимптотически плоскими. Так что если бы мы знали, как создать такую белую дыру, то бы могли и аккуратно вклеить ее в нашу вселенную.
И не только: еще можно склеить вместе белую дыру с черной. Сделать разрезы вдоль горизонта событий каждой из них и приложить друг к другу. В итоге получится что-то вроде трубы. Материя сможет двигаться по ней лишь в одном направлении – входя в черную дыру и выходя из белой. То есть это своего рода клапан для материи. Движение по нему описывает времениподобную кривую – поскольку материальные частицы в самом деле способны по ней проходить.
Оба конца трубы можно приклеить к любому асимптотически плоскому участку любого пространства-времени. Один конец можно приклеить к нашей вселенной, а второй – к какой-нибудь другой, или же оба к нашей – к любому участку, кроме тех, что находятся вблизи скоплений материи. Так получится червоточина. Расстояние внутри нее очень мало, в то время как в нормальном пространстве-времени между двумя ее концами оно может быть настолько большим, насколько пожелаете.
Червоточина – это кратчайший путь сквозь вселенную.
Только это перенос материи, а не путешествие во времени.
Впрочем, это не важно: мы уже почти подошли к цели.
Ключ к путешествию во времени посредством червоточин содержится в парадоксе близнецов, на который в 1911 году обратил внимание физик Поль Ланжевен. Вспомните, в теории относительности время течет тем медленнее, чем быстрее перемещаетесь вы, и совсем останавливается с достижением скорости света. Этот эффект называется замедлением времени. Приводим цитату из «Науки Плоского мира»:
Предположим, что Розенкранц и Гильденстерн родились в один и тот же день. Розенкранц – домосед, всю жизнь остающийся на Земле. Гильденстерн же путешествует со скоростью света и через год возвращается домой. Из-за замедления времени этот год превратится для Розенкранца в сорок лет. Получится, что, Гильденстерн окажется моложе своего брата на тридцать девять лет.
Это называется парадоксом потому, что здесь присутствует головоломка: в системе координат Гильденстерна с почти что скоростью света несется Розенкранц. Значит, это Розенкранц, а не Гильденстерн, должен аналогичным образом оказаться на тридцать девять лет моложе? Но нет, кажущаяся симметрия обманчива. Гильденстерн в своей системе координат ускоряется и замедляется, особенно когда поворачивает обратно и возвращается домой, а Розенкранц – нет. Ускорения в теории относительности играют очень важную роль.
В 1988 году Кип Торн, Майкл Моррис и Ульви Юртсивер пришли к мнению, что при сочетании червоточины с парадоксом близнецов образуется ЗВК. Они придумали зафиксировать белый конец червоточины, а черный двигать туда-сюда зигзагами со скоростью, близкой к скорости света. Пока черный конец будет перемещаться таким образом, время начнет замедляться, и это будет заметно наблюдателю, двигающемуся вместе с ним. Подумайте о мировых линиях, соединяющих две червоточины в нормальном пространстве-времени так, что ход времени, ощущаемый наблюдателями на разных ее концах, будет одинаковым. Сначала эти линии будут почти горизонтальными, а значит, не времениподобными и не позволяющими материальным частицам проходить сквозь себя. Но с течением времени линия превращается в более вертикальную и в конце концов становится времениподобной. Как только этот «барьер времени» будет преодолен, вы сможете путешествовать от белого конца к черному сквозь нормальное пространство-время, двигаясь по времениподобной кривой. Поскольку червоточина – это кратчайший путь, это можно проделывать за очень малый промежуток времени – почти мгновенно перемещаясь из черного конца в соответствующий белый. В ту же самую точку, только в прошлом.
Вот оно – путешествие во времени.
Немного подождав, можно замкнуть путь в ЗВК и остаться в том же месте и времени, с которого начали. Не назад в будущее, а вперед в прошлое. Чем дальше ваша исходная точка будет находиться в будущем, тем дальше от нее вы сможете путешествовать в прошлое. Однако у этого способа есть один недостаток: уже нельзя путешествовать назад сквозь барьер времени, который появляется немного погодя после образования червоточины. Это не оставляет надежд на то, чтобы отправиться в прошлое поохотиться на динозавров. Или раздавить бабочку из мелового периода.
Можем ли мы создать такое устройство на практике? Сумеем ли на самом деле пройти через червоточину?
В 1966 году Роберт Джероч нашел теоретический способ искривления пространства-времени – гладкого, без разрывов, но образующего червоточину. Однако при этом остается некий сучок: на одном из этапов создания время изгибается так, что червоточина временно действует как машина времени, оборудование которой переносится в начало. Инструменты, с помощью которых ее построили, могут исчезнуть в прошлом, как только посчитают свою работу завершенной. Впрочем, с правильным графиком работ это не имеет значения. Вероятно, технологически развитая цивилизация могла бы создать сильные гравитационные поля, которые позволили бы строить черные и белые дыры и перемещаться по ним.
Но строительство червоточины – не единственная задача. Есть еще одна – удержать ее открытой. Главная трудность возникает из-за «эффекта кошачьей дверцы»: когда вы перемещаете массу сквозь червоточину, дыра стремится закрыться, прищемив вам хвост. И как выясняется, для того чтобы пройти сквозь нее, не лишившись хвоста, необходимо передвигаться быстрее света – а пытаться это проделать безнадежно. Любая времениподобная линия, которая начинается у входа в червоточину, должна проходить через будущую сингулярность. Добраться до выхода, не превысив скорости света, невозможно.
Традиционный путь в обход этой трудности лежит через заполнение червоточины «экзотической» материей, оказывающей значительное отрицательное давление, подобное сжиманию пружины. Так выглядит форма отрицательной энергии – и это отличает ее от антиматерии, чья энергии положительна. С точки зрения квантовой механики вакуум не пуст – это беспокойное море частиц, снова и снова возникающих и исчезающих. Нулевая энергия включает все эти колебания, поэтому, успокоив волны, можно добиться того, чтобы она стала отрицательной. Один из способов это сделать – эффект Казимира, придуманный в 1848 году. Его суть заключается в том, что если две металлические пластины приставить поближе друг к другу, между ними возникнет состояние с отрицательной энергией. Этот эффект наблюдался экспериментально, но он весьма слаб. Для того чтобы получить значительную отрицательную энергию, необходимы пластины галактических масштабов. Причем достаточно стойкие, чтобы удерживать интервал.
Другую возможность дает магнитоактивная червоточина. В 1907 году математик Туллио Леви-Чивита доказал, что согласно теории общей относительности магнитное поле способно искривлять пространство. Магнитное поле обладает энергией, энергия эквивалентна массе, а масса влияет на пространственную кривизну. Более того, он нашел точное математическое решение уравнений поля Эйнштейна и назвал их «магнетической гравитацией». Трудность состояла в том, что этот эффект можно было наблюдать лишь с использованием магнитного поля, в квинтиллион раз превышающем все, что можно было достать для лаборатории. Идея пребывала в забвении до 1995 года, когда Клаудио Макконе пришел к мнению, что Леви-Чивита, по сути, придумал магнитоактивную червоточину. Чем сильнее ее магнитное поле, тем сильнее изгибается устье. Червоточина, магнитное поле которой можно было создать в лаборатории, имела бы огромные размеры – около 150 световых лет в ширину. Тогда пришлось бы оборудовать лаборатории по всей ее длине. А вот чтобы создать маленькую червоточину, необходимо гигантское магнитное поле. Макконе предположил, что поверхность нейтронной звезды, на которой могут возникать очень сильные магнитные поля, вероятно, хорошо подходит для поиска магнитоактивных червоточин. Зачем их искать? Затем, что такая червоточина может оставаться открытой и без какой-либо экзотической материи.
Впрочем, есть вероятность, что лучше использовать вращающуюся черную дыру с не точечной, а кольцевой сингулярностью. Попав в нее, можно пройти сквозь кольцо, минуя сингулярность. Математическая сторона уравнений Эйнштейна говорит о том, что вращающаяся черная дыра соединяется с бесконечным множеством разных участков пространства-времени. Один из них должен находиться в нашей вселенной (при условии, что мы строим эту вращающуюся черную дыру в нашей вселенной), но для остальных это необязательно. За кольцевой сингулярностью находятся антигравитационные вселенные с отрицательными расстояниями и частицами, отталкивающимися друг от друга. Существуют законные (без превышения скорости света) способы пройти сквозь червоточину в любой из ее альтернативных выходов. Поэтому если мы используем вместо червоточины вращающуюся черную дыру и придумаем, как протянуть ее входы и выходы со скоростью, близкой к скорости света, то получим более практичную машину времени – ту, что сможет пройти ее насквозь, обойдя сингулярность.
Есть и другие машины времени с принципом работы, основанным на парадоксе близнецов, но все они ограничены скоростью света. Они наверняка работали бы лучше и их было бы легче создать и запустить, будь у нас возможность включить гиперпространственный двигатель, как в «Звездном пути», и перемещаться быстрее скорости света.