Гравитация От хрустальных сфер до кротовых нор

А нельзя ли предотвратить сжатие? Оказывается, можно. Для этого необходимо пространство «моста» заполнить особым веществом, препятствующим сжатию. Такие «мосты» называют кротовыми норами, в англоязычном варианте — wormholes (червоточины).

Особое вещество кротовой норы и обычное отличаются тем, что по разному «продавливают» пространство–время, В случае обычной материи его кривизна (положительная), напоминает часть поверхности сферы, а в случае особой материи кривизна (отрицательная) соответствует форме поверхности седла. На рис. 8.6 схематически представлены 2–мерные пространства отрицательной, нулевой (плоские) и положительной кривизны. Поэтому для деформации пространства–времени, которая не позволит кротовой норе сжаться, необходима экзотическая материя, которая создаёт отталкивание. Классические (не квантовые) законы физики исключают такие состояния материи, а вот квантовые законы, более гибкие, допускают. Экзотическая материя препятствует формированию горизонта событий. А отсутствие горизонта означает, что можно не только попасть в кротовую нору, но и вернуться. Отсутствие горизонта событий также приводит к тому, что путешественник, любитель кротовых нор, всегда доступен телескопам внешних наблюдателей, с ним можно поддерживать радиосвязь.

Рис. 8.6. Двумерные поверхности разной кривизны

Если мы представляем, как образуются чёрные дыры, то как создаются «кротовые норы» в современную эпоху и создаются ли вообще, совершенно неясно. А с другой стороны, сейчас есть почти общепринятое мнение, что на ранней стадии развития Вселенной кротовых нор было очень много. Предполагается, что перед началом Большого взрыва (о котором мы будем говорить в следующей главе), перед расширением Вселенная представляла собой пространственно–временную пену с очень большими флуктуациями кривизны, перемешанную со скалярным полем. Ячейки пены между собой соединялись. А после Большого взрыва эти ячейки могли остаться соединёнными, что и может быть кротовыми норами в нашу эпоху. Этого типа модели обсуждались в публикациях Уилера в середине 1950–х годов.

Итак, имеется принципиальная возможность войти в кротовую нору и выйти наружу в другой точке Вселенной или в другой вселенной (рис. 8.7). Если с помощью достаточно мощного телескопа заглянуть через горловину внутрь кротовой норы, можно увидеть свет далёкого прошлого и узнать о событиях, которые случились несколько миллиардов лет назад. Действительно, сигнал из места наблюдения мог долго блуждать по Вселенной, чтобы с обратной стороны войти в кротовую нору и выйти в месте наблюдения. А если кротовые норы на самом деле возникли одновременно с рождением Вселенной, то в таком тоннеле можно увидеть самое далёкое прошлое.

Именно с позиций путешествий во времени два известных учёных, признанных специалиста в исследовании чёрных дыр, Кип Торн из Калифорнийского технологического института и Игорь Новиков из Астрокосмического центра ФИАН в начале 1980–х годов опубликовали серию работ, защищающих принципиальную возможность создания машины времени.

Однако, если вспомнить фантастические романы на эту тему, то в каждом утверждается, что путешествие во времени, скорее всего, будет разрушительным. В серьёзной теории оказывается, что никакие разрушительные действия с помощью машины времени Торна и Новикова невозможны. Причинно–следственные связи не нарушаются, все события происходят так, что изменить их нельзя — обязательно возникнет помеха, которая помешает путешественнику во времени убить «бабочку Брэдбери».

Вход в кротовую нору может быть самых разных размеров, нет никаких ограничений — от космических масштабов до размеров, буквально, песчинок. Поскольку кротовая нора — это некий родственник чёрной дыры, то не стоит в её строении искать дополнительных измерений. Если это ход куда‑то, то на языке геометрии — это сложная топология. Зададим вопрос. Как обнаружить кротовую нору? Снова вспомним, что это родственник чёрной дыры, тогда вблизи пространство–время должно быть сильно искривлено. Проявления (наблюдаемые и ненаблюдаемые) такого искривления были рассмотрены выше.

Рис. 8.7, Кротовая нора в замкнутой вселенной

Однако возможны модели кротовых нор, для которых нет окрестного искривления, Приближаясь к такой «норе», наблюдатель ничего не будет испытывать, зато наткнувшись на неё, упадёт как с обрыва. Но такие модели наименее предпочтительны, возникают различные противоречия и натяжки.