Соображения Торна о том, как создать устойчивый межзвездный портал, привели Сагана в восторг и заняли достойное место в его романе «Контакт», увидевшем свет в 1985 году. Тогда лишь немногие читатели понимали, что наукообразная болтовня, описывающая структуру кротовой норы, по которой путешествовали герои Сагана, и есть ультрасовременная научная теория кротовых нор, передний край исследований. Но вот что самое удивительное с сегодняшней точки зрения: ни Торн, ни Саган в тот момент не поняли, что уравнения Торна, доказывающие возможность существования проходимой кротовой норы, точно так же применимы и к путешествиям во времени.
Разумеется, дело в том, что формулы эйнштейновской ОТО описывают не просто пространство, а пространство-время. Кротовая нора (она же мост Эйнштейна – Розена) соединяет разные части пространства-времени в нашей Вселенной. Это значит, что она может связывать разные участки пространства в одно и то же время (и тем самым позволяет мгновенно перемещаться в пространстве), а может связывать один и тот же участок пространства в разное время (и тем самым позволяет мгновенно перемещаться во времени). Торн в полной мере осознал масштабы своей работы, к которой он приступил, чтобы оказать любезность Сагану, лишь на симпозиуме в Чикаго в декабре 1986 года, когда один из участников указал, что из нее следует возможность путешествия во времени.
Торн считал, что оказался на распутье. У него было два ученика, Майкл Моррис и Ульви Юртсевер, которые очень заинтересовались работой над теорией кротовых нор. Но Торн опасался, что если они начнут публиковать статьи о путешествиях во времени, то погубят свою карьеру и станут посмешищем для научного сообщества. Лишь в 1988 году они втроем опубликовали статью о путешествиях во времени в журнале «Physical Review Letters» (том 61, стр. 1446), но и тогда после выхода статьи Торн настойчиво попросил отдел связей с общественностью в Калифорнийском технологическом институте поступить вопреки служебным обязанностям – не просто запретил им уведомлять сотрудников о статье, но и велел всячески замалчивать факт ее публикации!
Разумеется, это не помогло. Новости о статье, где доказывалось, что законы ОТО – лучшей теории пространства-времени в нашем распоряжении – не запрещают путешествий во времени, – распространились мгновенно. Но опасения Торна не сбылись. Наоборот, его престиж в глазах коллег заметно вырос, а карьера его учеников тут же пошла в гору.
Между тем в России происходило примерно то же самое – математик Игорь Новиков пришел приблизительно к тем же выводам, но боялся насмешек и не стал ничего публиковать. Однако, узнав о статье сотрудников Калифорнийского технологического института, он рассказал о своих идеях, после чего к исследованиям путешествий во времени стали относиться с уважением.
Одним из исследователей, увлекшихся этим кустарным промыслом в 1990-е, стал и Стивен Хокинг. Подчеркнем, что его труды никоим образом не касаются практических способов путешествия во времени даже в отдаленном будущем. Цивилизация, желающая построить действующую машину времени, должна манипулировать черными дырами, масса которых сопоставима с массой звезд, и иметь доступ к арсеналу космических струн. Современных релятивистов больше заботят следствия того, что кротовые норы, образующие машины времени, могут существовать во Вселенной от природы и, возможно, остались со времен Большого Взрыва. Даже если бы кротовые норы были такого размера, чтобы по ним могли перемещаться частицы вроде протонов и электронов, это существенно изменило бы наши представления об устройстве Вселенной.
Поэтому теоретики 1990-х сосредоточились на двух способах решения задачи. Первым делом они попытались доказать, что путешествие во времени и вправду невозможно и Торн с коллегами ошиблись. Этот подход не оправдался, поскольку и по сей день нет никаких данных, что законы физики запрещают путешествие во времени: они лишь сильно затрудняют создание машины времени. Однако второй подход неожиданно парадоксален, и именно здесь в истории изучения путешествий во времени и появляется Хокинг, хотя изначально он был одним из тех, кто хотел бы доказать их невозможность. Задача стоит в том, чтобы показать, что единственная разновидность путешествий во времени, которая в принципе возможна в нашей Вселенной в силу ее устройства, никак не влияет на статус-кво.
Это называется «гипотеза о защищенности хронологии» (термин Хокинга), и станет понятно, насколько это важно, если задуматься о следствиях так называемого «парадокса дедушки» – эту тему и все ее вариации активно эксплуатируют фантасты.
Классическая версия парадокса сводится к тому, что путешественник во времени, вернувшись в прошлое, случайно убивает собственного дедушку до рождения своего отца. Тогда путешественник тоже не мог бы родиться, а значит, его дедушка остался в живых, а следовательно, и сам он все-таки существует – и так далее.
Физикам в целом трудно иметь дело с людьми, по крайней мере, в качестве объектов экспериментов, но Новиков и Торн решили эту задачу в терминах, понятных любому физику (на возможность такой вариации на тему «парадокса убитого дедушки» Торна натолкнуло письмо от Джозефа Полчински из Техасского университета в Остине). Представьте себе кротовую нору, изогнутую так, что два ее конца находятся рядом в пространстве, но в разное время. Одно устье на несколько секунд отстает от другого. Теперь закатим во второе устье бильярдный шар. Шар выкатится из первого устья на несколько секунд раньше, чем попадет во второе устье. Это само по себе замечательный фокус, но если как следует натренироваться закатывать шар во второе устье по разным траекториям, получится еще интереснее. Рассчитайте траекторию шара так, что когда он выкатится из первого устья, то столкнется с той версией самого себя, которая еще катится ко второму устью, и собьет сам себя с пути. Тогда шар не попадет в петлю времени, а значит, не собьет сам себя с пути и попадет во временной туннель – и так далее.
Значение этой задачки в том, что на самом деле речь в ней идет о свободе воли и детерминизме и о том, «знает» ли Вселенная заранее исход научного эксперимента. В сущности, вопрос задачи в том, как устроено время как таковое.
Одно решение этой задачи наверняка знакомо вам по научной фантастике и поддерживается некоторыми интерпретациями квантовой теории. Оно состоит в том, что бок о бок, в каком-то смысле в многомерном пространстве-времени, существует много (возможно, бесконечно много) разных параллельных реальностей. Согласно этой картине, убитый дедушка убит в соседней вселенной (или вселенной в трех кварталах от нашей), и хотя в той реальности у него нет детей, в первой реальности первоначальный дедушка (с точки зрения путешественника во времени) остается в живых, у него рождается сын, который вырастает и становится отцом нашего путешественника. Именно такой сценарий путешествия во времени отражен в кинотрилогии «Назад в будущее». В первом фильме Марти не изменил прошлое, чтобы сделать отца известным писателем – сам Марти, как становится ясно во второй части, каким-то образом попал в параллельную реальность, и в этой реальности его отец изначально был известным писателем (разумеется, тогда в «новой» реальности должно было быть два Марти, но даже Стивен Спилберг иногда что-то упускает!). Кроме того, у подобного подхода есть семейное сходство с суммой историй в квантовой механике, о которой мы говорили в главе 10,[138] хотя здесь разные реальности обретают «равные права» и не усредняются.
Другое решение «парадокса убитого дедушки» иногда называют подходом согласующихся историй: даже если люди (или частицы) могут путешествовать во времени, любые их действия должны полностью согласовываться с законами физики. Поэтому нельзя вернуться в прошлое и убить дедушку, пока он еще маленький: в истории уже прописано, что убийства не было. Попытаться вы, конечно, можете, если совесть позволит, но (как уже весьма занимательно проиллюстрировали некоторые фантасты) даже если вы попытаетесь, вам что-то обязательно помешает.
В своей недавней книге[139] Хокинг разбирает оба варианта, а также предлагает изящное объяснение тому, почему до сих пор у нас не было гостей из будущего. Конечно, на разработку технической стороны путешествия во времени может уйти не одна тысяча лет, но, казалось бы, если какая-то цивилизация создаст машину времени, перед ней откроется все прошлое – и она сразу примется его исследовать. Однако это не обязательно так. Отсутствие в нашем времени гостей из прошлого, вероятно, объясняется тем, что машина времени откроет для исследований все будущее, а в прошлое можно будет возвращаться лишь до того момента, когда машина времени была запущена впервые. Они не смогут вернуться в более раннее прошлое, потому что тогда машины времени еще не существовало!
Однако гипотеза о защищенности хронологии, вероятно, сделает ненужными подобные логические выкладки – при условии, что ее следствия таковы, как полагает Хокинг.
Дело в том, что любая машина времени – это не просто машина времени, а еще и дубликатор вещества. В опыте с биллиардным шаром, который пускают по петле времени, есть небольшой промежуток – в нашем случае несколько секунд, но он может быть каким угодно – когда в одном и том же настоящем существует две копии шара. Вещество второй версии шара соответствует существенному количеству энергии (вспомним эйнштейновское E = mc2), а человек, не говоря уже о звездолете, соответствует куда большему количеству энергии. Потребность в энергии тоже служит ограничением для создания машины времени на практике: чтобы переправить что-то через машину, понадобится огромное количество дополнительной энергии – столько, сколько нужно, чтобы создать дубликат перемещаемого предмета, хотя для цивилизации, способной манипулировать с космическими струнами, это, пожалуй, не так уж и трудно.