По всем расчетам, там должна наступить сингулярность — то особое состояние, выхода из которого нет. Сингулярность в центре черной дыры — средоточие нашего неведения. Там нарушаются законы физики. Температура и плотность возрастают до бесконечности, а время и пространство стремятся к нулю. Время останавливается. Все это лишь результат математических выкладок. Никто не знает, что действительно происходит в центре черной дыры.
Приходится признать, что наши привычные представления о времени крайне примитивны, поскольку опираются лишь на известные нам факты — на наблюдение за природой одного крохотного уголка мироздания. Вселенная же непомерно велика и неведома.
Куда метит стрела времени
Согласно общей теории относительности, время существовало всегда. Однако многие физики, например, Стивен Хоукинг, полагают, что в момент Большого Взрыва, не только возникла материя, но и родились пространство и время. «Рассуждать о том, что было за секунду до Большого Взрыва, так же бессмысленно, как и говорить о том, что находится на километр к северу от Северного полюса», — поясняет Хоукинг.
Да что там «за секунду до»?! По мнению физиков, не существовало и некоторых моментов времени после Большого Взрыва. Предположительно, есть «квант времени» — минимальный неделимый отрезок времени. Подсчитана и его величина — десять в минус сорок третьей степени секунды. В таком случае нельзя спрашивать, что было через десять в минус пятидесятой степени секунды после Большого Взрыва или что было через десять в минус сотой степени секунды. Таких моментов времени просто не было в природе.
Пустота, мнимость, ничто — и вдруг, как по мановению фокусника, из пустоты рождается доля секунды, «Северный полюс времени». И в следующие мгновения выстроится цепочка этих песчинок времени — его квантов. Цепочка, уходящая за горизонт. На веки веков! Река времени, пробившая твердь пустоты. Теперь ее бег не остановить.
Но почему же время течет в одном направлении? Почему его река не петляет, не сворачивает, не возвращается к истоку? Почему она необратима, как кажется нам? Основные законы физики, описывающие природные феномены, инвариантны по отношению к времени. Это значит, что в принципе любой физический процесс является обратимым. Время отнюдь не течет из прошлого в будущее — с таким же успехом оно может течь из будущего в прошлое. Однако повседневный опыт учит иному: что-то мы ни разу не видели, чтобы осколки разбитой чашки снова склеились или упавшее яблоко взлетело вверх.
И тут нельзя не вспомнить второй закон термодинамики. Он гласит, что энтропия, то есть «мера беспорядка», замкнутых систем неизменно нарастает. Порядок превращается в хаос. Конечно, в отдельных сегментах системы может происходить и нечто противоположное: чашка склеивается, яблоко, вопреки мнению Ньютона, взлетает на ветку. Однако вероятность этого практически равна нулю, — ну, может быть, пару раз в вечность и случится такое.
Значит, второй закон термодинамики нарушает симметрию времени. Физики говорят о «термодинамической стреле времени», которая, может быть, и заставляет время течь из прошлого в будущее. Проблема только в одном: этот закон нельзя вывести из основных уравнений физики. Это — постулат, в его основе лежит опыт, обретенный многими поколениями людей.
Такой ответ не устраивает физиков, представителей строго научной школы. В 1998 году сотрудники CERN провели эксперименте К-мезонами, или каонами, и их античастицами — антикаонами, анализируя скорость их распада. Результаты этого эксперимента можно истолковать так: время течет назад и вперед с разной скоростью, то бишь время отнюдь не зеркально симметрично. Физики говорят об «асимметрии времени в квантовом мире», о «врожденной ориентации каонов во времени», о «стреле времени в микромире».
По предположению израильского физика Ювала Неемана, «направленность времени, проявляющаяся в поведении каонов, связана с расширением Вселенной». Если бы Вселенная не расширялась, а сжималась, то преобладали бы антикаоны.
Итак, физики вновь и вновь возвращаются к мысли о том, что Большой Взрыв породил время, а начавшийся процесс расширения Вселенной сыграл роль «стрелы времени», придал происходящему в ней особую внутреннюю динамику.
Что же касается термодинамических процессов деградации, наблюдаемых во Вселенной, то они, как предположил, нобелевский лауреат Илья Пригожий, являются локальными событиями, и нет доказательств, будто они определяют ее судьбу. Во Вселенной, полагают некоторые космологи, есть и островки, где время течет вспять. По мнению Лоренса Шульмана, «подобные островки могли бы состоять из невидимой нами темной материи, из которой состоит большая часть Вселенной».
Вообще, если оставаться на строго научных позициях, нельзя однозначно сказать, не повернет ли «стрела времени» когда-нибудь назад и не начнет ли Вселенная сжиматься, а время — течь вспять. Тогда процесс самоорганизации возьмет верх, и Вселенная будет вечно становиться все сложнее. Пойдут вспять и термодинамические процессы: например, холодные газы, рассеянные в космическом пространстве, начнут само собой нагреваться — только за счет постепенного сжатия Вселенной.
«Вселенная вступит в эру чудес. Лучи света превратятся в звезды, из упавших яблок вырастут деревья, из горсток праха возродятся люди — они будут молодеть на глазах, пока не превратятся в нерожденные комочки клеток», — пишет австралийский философ Хью Прайс, автор книги, посвященной «стреле времени».
Впрочем, астрономические открытия последних лет свидетельствуют, что наша Вселенная будет, по-видимому, расширяться вечно. Со временем все разрушится, Вселенная опустеет. Погаснут последние вспышки аннигилировавших черных дыр. Все пространство заполонит космическая пыль. Вечность преборет все, хотя, как печально заметил Джеймс Джойс, «к концу всех этих биллионов и триллионов лет вечность едва начнется».
Под действием силы тяжести отдельные пылинки время от времени будут сливаться друг с другом. Эти сгустки, коллапсируя, вновь превратятся в черные дыры, которые вслед за тем снова аннигилируют. Вселенная, как заезженная пластинка, будет какое-то время наигрывать одну и ту же мелодийку: сгущение, коллапс, аннигиляция, сгущение, коллапс, аннигиляция… Но когда-нибудь уничтожатся и эти остатки вещества.
К тому времени вся жизнь во Вселенной, «свершив печальный круг, угаснет». В череде взрывов и вспышек, методично перемалывающих содержимое вселенского сосуда, не найдется места ни для звезд, ни для планет, ни для людей.
Что впереди? «Холодно, холодно, холодно. Пусто, пусто, пусто. Страшно, страшно, страшно» (А.П. Чехов). И течет бесконечное Время.
… Легко понять, что в опустевшей Вселенной не будет стрелы времени, потому что там ничего не будет происходить. Вселенная словно умрет… Чтобы родиться в новых гипотезах физиков! И тогда вместе с ней, как феникс из пепла, восстанут и время, вытянувшись цепочкой квантов, и стрела времени. Все начнется вновь? Станет еще одним звеном в той цепи перерождений, в которую веруют буддисты? И что это за цепь? Время? Так что же такое время?
1.9. МАШИНЫ ВРЕМЕНИ ПОЛЕТЯТ СКВОЗЬ ИЗЪЯНЫ ПРОСТРАНСТВА?
Известный — и проверенный временем — принцип физики гласит, что произойти может все, что не запрещено законами природы. Поэтому многим ученым стало не по себе, когда они обнаружили, что, по принципиальным соображениям, теория относительности Эйнштейна отнюдь не исключает появление машины времени.
Скромная дама по имени Брайт
Быстрее света любила летать.
Тихо покинула нас, в прошлое перенеслась
Релятивистская дама по имени Брайт.
В век каменный на железной птице?
С тех пор физики раздумывают над тем, как можно использовать формулы Эйнштейна для построения машины времени. Выдвигались самые разные идеи, но лишь один концепт выдержал критику оппонентов. Речь идет о так называемых «червоточинах» — особых туннелях, ведущих из одной эпохи в другую (их называют также «кротовыми норами»).
Общая теория относительности позволяет нам однозначно описать подобную «червоточину». Как только один ее конец придет в движение, часы, висящие здесь, замедлят свой бег. По крайней мере так будет казаться со стороны. Это явление называется релятивистским расширением времени. «Чем быстрее одна система отсчета движется относительно другой, — писал Эйнштейн, — тем сильнее время в ней замедляет свой ход».
Перемещаясь по «червоточинам», можно переноситься в прошлое или будущее, а также молниеносно перелетать с одного конца Вселенной на другой. Эта идея увлекла даже вполне уважаемых физиков. Так, лет десять назад статью на эту тему в «Physical Review Letters» опубликовали Кип Торн, Майкл Моррис и Ульви Юртсивер из Калифорнийского технологического института. «Цивилизация, достигшая бесконечно высокого уровня развития, могла бы превратить подобную “червоточину” в настоящую машину времени», — полагает Кип Торн.
Вот пример: путешествуя по галактике, космонавт наткнулся на небольшую «червоточину». На входе в нее он оставляет своего напарника (для вящего эффекта скажем, что это его брат-близнец). Теперь, взяв на буксир другой конец «червоточины», он унесется прочь почти со световой скоростью. Через некоторое время он остановится и повернет назад, туда, где его брат ожидает окончания эксперимента. И тут выяснится, что пока наш герой «маневрировал» в Космосе (это заняло совсем немного времени!), его брат изнемог от ожидания. Для него прошло, быть может, несколько десятилетий! Наш же герой ничуть даже не состарился.