Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Ross Anderson, «The Most Mysterious Star in Our Galaxy», The Atlantic , October 13, 2015; www.theatlantic.com/science/archive/2015/10/the-most-interesting-star-in-our-galaxy/41023.

Кардашёв Н. Передача информации внеземными цивилизациями // Астрономический журнал . 1964.№ 8. С. 217.

Chris Impey, Beyond: Our Future in Space (New York: W. W. Norton, 2016), pp. 255–56.

David Grinspoon, Lonely Planets (New York: HarperCollins, 2003), p. 333.

Иногда можно услышать, что строительство гигантских ускорителей, таких как Большой адронный коллайдер (БАК) и те ускорители, что последуют за ним, приведет в итоге к появлению черной дыры, способной уничтожить нашу планету. Это невозможно по нескольким причинам.

Во-первых, на БАКе невозможно получить энергию, достаточную для создания черной дыры (на это требуется энергия, сравнимая с энергией гигантской звезды). Энергия на БАКе — это энергия субатомных частиц, она слишком мала, чтобы проделать дыру в пространстве-времени. Во-вторых, природа непрерывно бомбардирует Землю гораздо более мощными субатомными частицами, чем те, что создает БАК, а Земля до сих пор никуда не делась. Так что даже субатомные частицы с энергиями, превышающими энергии БАК, безопасны. Наконец, теория струн предсказывает существование микроскопических черных дыр, которые нам, возможно, когда-нибудь удастся обнаружить при помощи ускорителей, но эти миниатюрные дыры всего лишь субатомные частицы, а не звезды и потому не представляют никакой опасности.

Если мы наивно попытаемся просто соединить квантовую теорию с общей теорией относительности, то обнаружим математические нестыковки, которые почти целое столетие ставили физиков в тупик. К примеру, попытавшись просчитать рассеяние двух гравитонов (частиц гравитации), мы получим в ответе бесконечность, что не имеет смысла. Фундаментальная проблема физиков-теоретиков состоит в том, чтобы объединить гравитацию с квантовой теорией так, чтобы ответы получались конечными.

Пока единственным известным способом устранить эти бесконечности является теория струн. Она имеет мощный набор симметрий, в которых бесконечности компенсируют одна другую, поскольку в теории струн у каждой элементарной частицы имеется партнер, называемый счастицей. Бесконечности, исходящие из обычных частиц, в точности компенсируются бесконечностями, исходящими от счастиц, и вся теория становится конечной. Теория струн — единственная в физике теория, которая сама выбирает для себя размерность. Дело в том, что эта теория симметрична по суперсимметрии. Вообще, все частицы во Вселенной делятся на два типа: бозоны (с целым спином) и фермионы (с полуцелым спином). С увеличением числа измерений пространства-времени число фермионов и бозонов также возрастает. В целом число фермионов возрастает быстрее, чем число бозонов, однако на 10 измерениях для струн и на 11 для мембран, таких как сферы и пузыри, две кривые пересекаются. Поэтому непротиворечивая теория струн возможна только при 10 и 11 измерениях.

Установив число измерений пространства-времени равным 10, мы получим непротиворечивую теорию струн. Однако существует пять различных типов теории струн для 10 измерений. Физику, занятому поиском окончательной теории пространства-времени, трудно поверить, что непротиворечивых теорий струн должно быть целых пять. Ведь нам нужна только одна теория. (Один из вопросов, заданных Эйнштейном, звучал так: «Был ли у Бога выбор, когда он творил Вселенную? Уникальна ли она?»)

Эдвард Виттен показал, что эти пять теорий струн можно объединить в единую уникальную теорию, если добавить одиннадцатое измерение. Эта теория (так называемая М-теория) включает в себя не только струны, но и мембраны. Если начать с мембраны в 11 измерениях, а затем убрать одно из них (сплющить или срезать), то выяснится, что существует пять способов превратить мембрану в струну, что и дает нам те самые пять вариантов теории струн. (К примеру, сплющив надувной мяч, мы превратим 11-мерную мембрану в 10-мерную струну.) К сожалению, мы не знаем, на какой фундаментальной теории основывается М-теория. Известно лишь, что, если снизить число измерений с 11 до 10, М-теория сводится к каждой из пяти различных струнных теорий и что на нижней энергетической границе М-теория сводится к 11-мерной теории супергравитации.

Путешествия во времени ставят перед нами еще одну теоретическую проблему. Если фотон — частица света — входит в кротовую нору и возвращается на несколько лет назад, то по прошествии этих нескольких лет он сможет попасть в настоящее и вновь, еще раз войти в кротовую нору. Более того, он сможет войти в нее бесконечное число раз, в результате чего машина времени просто взорвется. В этом состоит одно из возражений, которые Стивен Хокинг выдвинул против возможности создания машины времени. Однако есть способ обойти эту проблему. В многомировой интерпретации квантовой механики Вселенная непрерывно расщепляется надвое, образуя параллельные вселенные. Но если время непрерывно расщепляется, тогда фотон сможет войти в кротовую нору и вернуться назад во времени лишь однажды. Входя туда повторно, он попадает в другую, параллельную вселенную, поэтому в каждой вселенной он проходит сквозь кротовую нору только один раз. Таким способом решается проблема с бесконечностями. Если принять идею, что Вселенная постоянно расщепляется на параллельные реальности, все парадоксы путешествий во времени благополучно разрешатся. Если вы убьете собственного дедушку до своего рождения, то вы убьете в параллельной реальности какого-то дедушку, похожего на вашего. Ваш дедушка в вашей вселенной останется невредимым.