Моя краткая история

Открыто рассуждать о путешествиях во времени затруднительно по нескольким причинам. Если пресса пронюхает, что правительство финансирует изучение путешествий во времени, то либо поднимется крик о растрате общественных средств, либо начнутся требования засекретить эти исследования в военных целях. В конце концов, как мы можем защититься, если русские или китайцы научатся путешествовать во времени, а мы нет? Они смогут вернуть себе товарищей Сталина и Мао. В физическом сообществе нас всего несколько человек, настолько безрассудно храбрых, чтобы работать над вопросом, который некоторые считают несерьезным и неполиткорректным.

Поэтому мы маскируем предмет своих исследований, используя специальную терминологию, например «замкнутые истории частиц», которая шифрует путешествия во времени.

Первое научное описание времени дал в 1689 году сэр Исаак Ньютон, занимавший лукасовскую кафедру в Кембридже, которую занимал и я (правда, во времена Ньютона она не была электрифицирована). В ньютоновской теории время было абсолютным и текло совершенно неумолимо. Не было никаких ответвлений или возвратов в прошлые века. Ситуация, однако, изменилась, когда Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, в которой пространство-время искривляется и искажается материей и энергией, присутствующими во Вселенной. Локально время продолжало идти вперед, но теперь у пространства-времени появлялась возможность свернуться так сильно, что, двигаясь по некоторой траектории, можно было оказаться раньше момента начала движения.

Одной из таких возможностей являются червоточины – гипотетические трубки пространства-времени, которые могут соединять различные области пространства и времени. Идея состоит в том, что вы входите в одно устье червоточины и появляетесь из другого в совершенно ином месте и в другое время. Если червоточины существуют, они были бы идеальным средством для быстрых космических путешествий. Через червоточину можно попасть на другой край Галактики и к ужину вернуться домой. Однако можно показать, что если червоточины существуют, то они позволяют вернуться во время, предшествующее отправлению. Казалось бы, в этом случае вы можете сделать нечто такое, что помешает вам отправиться в это путешествие, например взорвать собственный космический корабль на стартовой площадке. Это вариация так называемого парадокса убитого дедушки: что случится, если вы отправитесь в прошлое и убьете своего дедушку, прежде чем был зачат ваш отец? Будете ли вы в таком случае существовать в настоящем времени? Если нет, то некому будет отправляться в прошлое и убивать вашего дедушку. Конечно, это будет парадоксом, только если вы верите в то, что у вас есть свобода воли делать то, что вы хотите, и менять историю, оказавшись в прошлом.

Подлинная проблема состоит в том, допускают ли законы физики существование червоточин и столь закрученного пространства- времени, чтобы макроскопическое тело вроде космического корабля вернулось в свое собственное прошлое. Согласно теории Эйнштейна, космический корабль всегда движется по пространству-времени медленнее локальной скорости света по так называемой «времениподобной траектории». Это позволяет переформулировать вопрос в более строгих терминах: допускает ли пространство-время существование замкнутых времениподобных кривых, то есть времениподобных кривых, которые раз за разом возвращаются к своей исходной точке?

Есть три уровня, на которых можно попытаться ответить на этот вопрос. Первый из них – уровень эйнштейновской общей теории относительности. Это то, что я называю классической теорией, которая говорит, что Вселенная имеет строго однозначную историю без всяких неопределенностей. В классической общей теории относительности получается совершенно законченная картина того, как могут работать путешествия во времени. Мы знаем, однако, что эта классическая теория не может быть верной, поскольку наблюдаем, что материя во Вселенной подвержена флуктуациям, и ее поведение нельзя предсказать точно.

В 1920-х годах была разработана новая парадигма, получившая название квантовой теории, описывающая эти флуктуации и численно характеризующая неопределенность. Это позволяет поставить вопрос о путешествиях во времени на втором уровне, называемом полуклассической теорией. В этом случае квантовые физические поля рассматриваются на фоне классического пространства-времени. Эта картина получается не такой полной, но у нас, по крайней мере, есть определенные представления о том, как с ней обращаться.

Наконец, можно говорить о полностью квантовой теории гравитации, какой бы она ни оказалась. В этом случае неясно даже, как поставить вопрос о возможности путешествий во времени. Быть может, лучшее, что удастся сделать, это спросить, как наблюдатели, находящиеся на бесконечности, будут интерпретировать свои измерения. Будут ли они думать, что путешествие во времени имело место во внутренней области пространства-времени?