Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

Со времен эддингтоновского солнечного затмения 1919 года нам известно, что в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна массивные объекты искривляют структуру пространства вокруг них. Гравитационные волны еще убедительнее подтверждают эту идею.

Однако искривляется не только пространство, но и время. Как мы помним, по утверждению Эйнштейна пространство и время искривляются вместе в едином четырехмерном континууме, называемом пространством-временем. Это означает, что время бежит с различной скоростью в зависимости от того, как и насколько искривлено ваше локальное пространство-время. Окажитесь вы вблизи тяжелого объекта – и ваше время пойдет медленнее по сравнению со временем того, кто стоит дальше.

Даже на Земле эффект замедления времени может иметь важное значениею. Высокоточные атомные часы, хранящиеся на разных полках в лаборатории, потеряют синхронность, если одни из них будут находиться ближе к поверхности Земли. Часы, находящиеся на GPS-спутниках, также нуждаются в коррекции, так как на большем отдалении от поверхности Земли, где пространство-время искривлено в меньшей степени, время течет быстрее.

Однако вблизи черной дыры этот эффект был бы значительно более очевидным. В блокбастере «Интерстеллар» астронавты, совершающие вращение вокруг черной дыры, проживают один час за каждые семь лет, которые проходят на Земле.

Если бы мы понаблюдали за кем-нибудь, кто приближается к черной дыре, мы увидели бы, что с ними все происходит во все более замедленном движении. В конце концов, когда они приблизятся к точке пересечения с горизонтом события, или точке невозврата, они будут казаться застывшими. С нашей точки зрения, их время замедлилось до полной остановки. С их точки зрения, это произошло с нами.

Здесь мы имеем дело с гравитационным замедлением времени, однако есть похожий эффект, связанный со скоростью. Вы не удивились бы, если бы я сказал, что Усэйн Болт выиграет у вас в беге на сто метров. Он переместится через пространство быстрее вас, так как он бегает быстрее вас. Тем не менее вы, вероятнее всего, нашли бы странным, если бы я сказал также, что он переместился через время быстрее вас. Но это было бы правдой, потому что вы оба бежите сквозь пространство-время. В нашем примере разница столь мала, что вы никогда этого не заметите. Вместе с тем при значительно больших различиях в скоростях эффект замедления времени заметен намного сильнее. [4]

Космонавт Геннадий Падалка является рекордсменом по количеству дней, проведенных на орбите вокруг Земли, – в общей сложности 879 дней на станции «Мир» и Международной космической станции в период между 1998 и 2015 годом. Находясь в космосе, он перемещался со скоростью 28 тысяч километров в час. Учитывая обе формы замедления времени, можно утверждать, что он теперь на 0,02 секунды моложе, чем если бы он все время оставался на Земле. Это делает его самым великим путешественником во времени в истории человечества, поскольку он первым из землян переместился в свое будущее на пятидесятую долю секунды.

Если черная дыра – это нечто, откуда вы никогда не убежите, то белые дыры – это области Вселенной, куда вы никогда не сможете вернуться. У черных дыр есть только вход, а у белых дыр – только выход. В настоящий момент эти понятия существуют только в теории и представляют собой лишь математические возможности, возникающие вследствие решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна.

Они появляются тогда, когда физики рассуждают о том, что происходит с веществом по мере его приближения к сингулярности внутри вращающейся черной дыры. Новозеландский физик Рой Керр еще в 1960-х годах показал, что сингулярность внутри вращающейся черной дыры является не одной точкой, а кольцом. В норме нечто, попадающее в сингулярность, стирается из пространства и времени, но в случае с кольцом Керра вы сможете пройти сквозь ее середину и остаться невредимым.

Есть вероятность того, что пространство-время может искривиться так, что образуются краткие пути. Если это произойдет, мы получим возможность воспользоваться ими, в том числе и для путешествий во времени

Чем в итоге все закончится? Решение уравнений Эйнштейна по Керру предполагает, что вы пройдете через туннель, известный как мост Эйнштейна – Розена, а затем будете выкинуты из белой дыры на другой стороне. Некоторые полагают, что вы появитесь в другой части нашей Вселенной, другие – что в совершенной другой Вселенной. В любом случае, поскольку белые дыры представляют собой только выход, вы не сможете вновь пройти по своим следам.