Майкл Уайт - Стивен Хокинг. Жизнь среди звезд

Физическое описание действующей машины времени, которое в последние годы занимает Хокинга и других ученых, тесно связано с физикой дочерних вселенных, описанной в главе 13. Согласно такому сценарию, вещество, попавшее в черную дыру и падающее в сингулярность в нашей Вселенной, может быть переброшено в пространстве-времени в другую сторону и в результате сформировать новую расширяющуюся вселенную со своим набором пространственно-временных измерений. Но раньше мы не упоминали о том, что изначальная черная дыра и новая дочерняя вселенная в принципе связаны своего рода космологической пуповиной – туннелем в пространстве-времени, который космологи прозаически называют кротовой норой. В контексте дочерних вселенных диаметр червоточины сопоставим с мельчайшим квантом длины (с планковской длиной около 10 –35 м), а поскольку из черной дыры не поступает никакой информации о том, где находится кончик кротовой норы в нашей Вселенной, такая связь остается вопросом чисто академическим.

Но можно взглянуть на кротовые норы и по-другому – как уже давно любят делать писатели-фантасты. Уравнения ОТО допускают существование более скромной разновидности кротовых нор, связывающих два места в нашей Вселенной. Соответствующее математическое описание такой кротовой норы разработал сам Альберт Эйнштейн вместе с Натаном Розеном в 1930-е годы в Принстоне, поэтому ее называют «мост Эйнштейна – Розена».

Обычно в задачах о кротовых норах имеются в виду именно мосты Эйнштейна – Розена, то есть, в сущности, кротовые норы, соединяющие две черные дыры в нашей Вселенной – способ срезать путь сквозь пространство-время. Такие черные дыры могут образовываться естественным путем – об этом говорят формулы, – но гравитация черных дыр по оба конца туннеля захлопнет кротовую нору быстрее, чем по ней проскочит свет, поэтому пройти с одного до другого конца ничего не успеет.

Этот вывод был настолько широко известен, что релятивисты целых полвека даже не пытались всерьез изучать уравнения, которые подробно описывают такие кротовые норы. Зато это не помешало писателям-фантастам жадно наброситься на идею кротовых нор и с ее помощью перекидывать своих героев и звездолеты по всей Вселенной более или менее мгновенно. Суть в том, что если у вас есть мост Эйнштейна – Розена, соединяющий область пространства возле нашего Солнца с областью на другом конце галактики, звездолет может войти в кротовую нору с одного конца и выскочить с другого, в сущности, мгновенно, и не придется преодолевать всю эту дистанцию на жалкой околосветовой скорости. Однако все писатели-фантасты старались тщательно замять то обстоятельство, что подобный туннель открывается лишь на крошечную долю секунды и имеет в поперечнике планковскую длину, так что звездолет вместе с экипажем по пути просто расплющит.

Но в середине 1980-х годов, как пишет Кип Торн в своей книге «Черные дыры и складки времени», [137]все изменилось. Дело в том, что известный ученый Карл Саган решил попробовать свои силы в фантастике. Как и многие другие фантасты, Саган хотел воспользоваться идеей туннеля в пространстве, позволяющего обходить световой барьер. Но поскольку он был ученый, то считал нужным хотя бы упомянуть о проблеме мгновенного коллапса кротовой норы и снабдить читателей наукообразным «объяснением», почему туннель, по которому путешествуют герои, не схлопывается. За советом он обратился к Кипу Торну, и Торн взялся решить эту задачу и обеспечить надежный словесный камуфляж.

К концу 1984/85 учебного года Торн обнаружил, что для того, чтобы удержать кротовую нору открытой, нужна нить так называемого «экзотического вещества». Экзотическое вещество так названо за удивительное свойство – отрицательное давление, оно же отрицательное напряжение. Если сжать обычное вещество, оно уменьшится в размерах, а если сжать экзотическое вещество, оно расширится (не просто будет сопротивляться сжатию, а увеличится). Казалось бы, сомнительный шаг вперед, поскольку экзотического вещества никто никогда не видел. Тем не менее космологи убеждены, что оно встречается во Вселенной в естественных условиях в форме, известной как космическая струна.

Космические струны – это гипотетический материал, оставшийся после Большого Взрыва в виде трубочек энергии, которые в диаметре гораздо меньше атома, зато, вероятно, тянутся через всю Вселенную. Это побочный продукт эпохи Большого Взрыва, и лучше всего представлять их себе как «замороженный» Большой Взрыв, заключенный в трубку диаметром в 10 14раз меньше атомного ядра. Поскольку плотность энергии внутри трубки такая же, какая была во Вселенной примерно через 10 –35с после сотворения, при всей своей тонкости каждый сантиметр космической струны содержит эквивалент 10 триллионов тонн массы. Петля космической струны в метр длиной весила бы столько же, сколько Земля.